21-asrning eng istiqbolli materiallari va qo'llanmalari

Kirish:

Grafit elementar uglerodning allotropidir. Har bir uglerod atomining periferiyasi kovalent ravishda bog'langan kovalent molekula hosil qilish uchun yana uchta uglerod atomlari (ko'plab chuqurchada joylashgan olti burchakli) bilan bog'langan. Har bir uglerod atomi elektron chiqarganligi sababli, u elektronlar erkin harakatlanishi mumkin, shuning uchun grafit elektr o'tkazuvchidir. Grafit eng yumshoq minerallardan biridir va undan foydalanish qalam qo'rg'oshinlari va moylash materiallarini ishlab chiqarishni o'z ichiga oladi. Uglerod - bu metall bo'lmagan element, davriy jadvalning ikkinchi davri IVA guruhida joylashgan.

Xarakterli

Elementar uglerodning kimyoviy xossalari xona haroratida nisbatan barqarordir va u suvda, suyultirilgan kislota, suyultirilgan ishqor va organik erituvchilarda erimaydi; u karbonat angidrid yoki uglerod oksidi hosil qilish uchun turli xil yuqori haroratlarda kislorod bilan reaksiyaga kirishadi va yonadi; galogenlar orasida faqat ftor to'g'ridan-to'g'ri elementar uglerod bilan reaksiyaga kirishishi mumkin; Yuqori haroratda elementar uglerod kislota bilan oksidlanishi osonroq; yuqori haroratda uglerod ham ko'plab metallarga ta'sir o'tkazib, metal karbidlarini hosil qilishi mumkin. Uglerod qaytaruvchidir va yuqori haroratda metallarni eritishi mumkin. Grafit uglerod elementlarining kristalli mineralidir va uning kristall panjarasi olti burchakli qatlamli tuzilishdir. Har bir to'r qatlami orasidagi masofa 340 soat, bir xil mash qatlamidagi uglerod atomlari orasidagi masofa 142 soat;. To'liq qatlamli dekolteli olti burchakli kristal tizimiga tegishli. Parchalanish yuzasida molekulyar bog'lanishlar ustunlik qiladi, ular molekulalarga nisbatan kuchsizroq ta'sirga ega, shuning uchun uning tabiiy o'zgaruvchanligi juda yaxshi. Grafit, olmos, uglerod 60, uglerodli nanotubalar va boshqalar uglerodning oddiy moddalari bo'lib, ular allotroplardir. Grafitning o'ziga xos xususiyatlari, yuqori haroratga chidamliligi: grafitning erish nuqtasi 3850 ± 50 ° C, qaynash harorati esa 4250 ° S dir. Ultra yuqori haroratli kamon yonib ketganidan keyin ham vazn yo'qotish juda kichik va issiqlik kengayish koeffitsienti ham juda kichik. Grafitning kuchi harorat oshishi bilan ortadi. 2000 ° C da grafitning kuchi ikki baravar ortadi.

Olovga chidamli

Temir va po'lat sanoati sohasida grafitli refrakterlar kamonli o'choq pechlari va kislorod konvertorlari, kepakka chidamli astarlar va boshqalarni olovga chidamli astarlari uchun ishlatiladi; grafitli refrakterlar asosan ajralmas quyma materiallar, magneziya uglerod g'ishtlari va alyuminiy grafitli refrakterlardir. Grafit shuningdek chang metallurgiya va metall quyish uchun plyonka hosil qiluvchi material sifatida ishlatiladi. Grafit kukuni eritilgan po'lat tarkibiga po'latning uglerod miqdorini oshirish uchun qo'shiladi, shuning uchun yuqori uglerodli po'lat juda ko'p ajoyib xususiyatlarga ega.

Supero'tkazuvchilar material

Elektr sanoatida elektrodlar, cho'tkalar, uglerod tayoqchalari, uglerod naychalari, simob musbat tok qurilmalarining musbat elektrodlari, grafit yuvish mashinalari, telefon qismlari, televizion rasm naychalari uchun qoplamalar va hk.

Aşınmaya bardoshli moylash materiallari

Grafit ko'pincha mashinasozlik sanoatida moylash materiallari sifatida ishlatiladi. Soqol moyini yuqori tezlikda, yuqori haroratda va yuqori bosim sharoitida ishlatish mumkin emas, grafitning aşınmaya bardoshli materiallari -200 dan 2000 ° C gacha bo'lgan haroratda yuqori surma tezligida soqol moyisiz ishlashi mumkin. Korroziy vositalarni tashiydigan ko'plab uskunalar grafit materiallaridan piston krujkalar, muhrlar va podshipniklar tayyorlashda keng foydalanadilar. Ishlayotganda ularga soqol yog'i qo'shilishi shart emas. Grafit emulsiyasi, shuningdek, ko'plab metallni qayta ishlash uchun yaxshi moylash materialidir (simlarni chizish, quvurlarni chizish).

Korroziyaga chidamli materiallar

Korroziyaga chidamliligi, yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi va past o'tkazuvchanlik xususiyatlariga ega bo'lgan maxsus qayta ishlangan grafit issiqlik almashinuvchilari, reaktsiya rezervuarlari, kondensatorlar, yonish minoralari, yutish minoralari, sovutgichlar, isitgichlar va filtrlar ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. . U neft-kimyo sanoati, gidrometallurgiya, kislota-asos ishlab chiqarish, sintetik tola, qog'oz ishlab chiqarish va boshqa sanoat tarmoqlarida keng qo'llaniladi, bu esa ko'plab metall materiallarni tejashga imkon beradi.

Yuqori haroratli metallurgiya materiallari

Grafit kichik issiqlik kengayish koeffitsientiga ega bo'lgani uchun va tez sovuq va tez o'zgarib turadigan issiqlik o'zgarishlariga bardosh bera olishi sababli uni shisha qolip sifatida ishlatish mumkin. Grafit ishlatilgandan so'ng, qora metallar aniq o'lchamlari va yuqori sirt ishlov berish darajasi bilan to'qimalarni olishlari mumkin. Uni qayta ishlashsiz yoki ozgina ishlov bermasdan ishlatish mumkin. Ko'p metallni tejang. Sementlangan karbid va boshqa kukunli metallurgiya jarayonlarini ishlab chiqarishda odatda grafit materiallari yordamida siqish qoliplari va sinterlash uchun chinni qayiqlar tayyorlanadi. Yagona kristalli silikon kristalli o'sish krujkalari, mintaqaviy tozalash idishlari, qo'llab-quvvatlash moslamalari, induksion isitgichlar va boshqalar yuqori sifatli grafitdan tayyorlangan. Bundan tashqari, grafit vakuumli eritish uchun grafit izolyatsiya plitalari va tagliklari, yuqori haroratga chidamli pechka quvurlari va boshqa tarkibiy qismlar uchun ham ishlatilishi mumkin.

Atom energiyasi va mudofaa sanoati

Grafit atom reaktorlarida ishlatiladigan yaxshi neytron moderatoriga ega. Uran-grafitli reaktorlar hozirgi kunda eng ko'p ishlatiladigan atom reaktorlari hisoblanadi. Quvvat sifatida ishlatiladigan yadro reaktoridagi sekinlashuvchi material yuqori erish nuqtasi, barqarorligi va korroziyaga chidamliligiga ega bo'lishi kerak. Grafit yuqoridagi talablarga to'liq javob berishi mumkin. Atom reaktorlarida ishlatiladigan grafitning tozaligi juda yuqori va nopoklik miqdori o'nlab ppm dan oshmasligi kerak. Xususan, bor miqdori 0,5 ppm dan kam bo'lishi kerak. Milliy mudofaa sanoatida grafit, shuningdek, qattiq yoqilg'i raketasi uchlarini, raketa burun konuslarini, aerokosmik uskunalarining qismlarini, issiqlik izolyatsiyalash materiallari va radiatsiyadan saqlovchi materiallarni tayyorlashda ishlatiladi.