Углеграфитовые материалы

УГЛЕГРАФИТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, техн. материалы на основе прир. или синтетич. графита. Характеризуются высокой жаростойкостью (до 3700 оС при давлении до 20 ГПа), высокой прочностью при повыш. т-рах, окислит, стойкостью на воздухе, в паро-воздушной и агрессивных неокислит. средах; нек-рые углеграфитовые материалы обладают также высоким (до 800 ГПа) модулем упругости.

К углеграфитовым материалам обычно относятся кокс каменноугольный, кокс нефтяной, разл. виды графита, стеклоуглерод, углерод-углеродные материалы, углеродные волокна, технический углерод (сажа).

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ УГЛЕГРАФИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ


Показатель

Материал

Графит эрозионностойкий

Графит антифрикционный

Графит рекристаллизованный

Графит силицированный


Пирографит


Стеклоуглерод

Кажущаяся плотн., г/см3

1,90

1,80

2,20

2,50

2,20

1,49

Открытая пористость, %

5

10

1,0

0,5

0,5

0,1

Предельная прочность, МПа


на растяжение

15

20

21

70

32

52

на сжатие

65

100

51

450

62

260

на изгиб

25

50

58

120

120

84

Теплопроводность (300 К), Вт/(м·К)


перпендикулярно оси прессования

200

58

226

170

2,2*

7

параллельно оси прессования

130

—

75

—

330*

7

Температурный коэф. линейного расши-рения, К-1


перпендикулярно оси прессования

5,9·10-6

4,6·10-6

2,0·10-6

4,2·10-6

25·10-6*

4,4·10-6

параллельно оси прессования

6,2·10-6

5,3·10-6

10·10-6

—

1,7·10-6*

4,4·10-6

Модуль Юнга, МПа

0,88·104

1,3·104

1,1·104

12,7·104

2,9·104

3,2·104

* Относительно пов-сти осаждения.

Для получения большинства углеграфитовых материалов используют в-ва с большим содержанием углерода - кам.-уг. и нефтяные пеки, полиэфирные смолы, целлюлозу, полиакрилонитрил и др. Поскольку физ.-хим. св-ва углеграфитовых материалов зависят гл. обр. от степени упорядочения в объеме материала кристаллов графита, исходное соед. подвергают термич. обработке. На первом этапе после дробления орг. соед. подвергают термич. разложению при 500-1500 0C в инертной или восстановит, среде (стадия т. наз. карбонизации). Дальнейшая обработка при 2000-2800 С приводит к образованию в материале гексагон. структуры графита (стадия графитации). Полученные таким образом заготовки углеграфитовых материалов содержат не менее 99% углерода и имеют плотн. 1,9-2,0 г/см3. Детали из них формуют прессованием, продавливанием через мундштук и др. способами. Нек-рые св-ва наиб, распространенных углеграфитовых материалов представлены в таблице.

Стеклоуглерод- твердый продукт карбонизации отвержденных термореактивных смол (напр., феноло-формальд.), целлюлозы, ароматич. углеводородов и др. в-в, к-рые, минуя жидкую фазу, превращаются в карбонизованные продукты. Процесс осуществляют медленным нагревом в-в в восстановит, или инертной среде, иногда с введением наполнителей (напр., сажи). При т-ре выше т-ры графитации стеклоуглерод сохраняет мелкокристаллич. изотропную структуру, устойчив к диффузии неуглеродных примесей (напр., металлов). Изделия из него получают прессованием или литьем. Как особо чистый материал стеклоуглерод используют гл. обр. при изготовлении электродов для электро-хим. произ-в, термостойкой хим. посуды для вакуумного испарения металлов, тиглей для выращивания монокристаллов полупроводников.

Углеграфитовые материалы применяют в качестве конструкц., жаростойких (для оснастки и футеровки высокотемпературных электронагреват. печей) и фрикционных (в авиатехнике) материалов, для изготовления нагревателей, абсорберов, углепластиков и др.

Лит.: Фиалков А. С., Формирование структуры и свойств углеграфито-вых материалов, M., 1965; Веселовский B.C., Угольные и графитовые конструкционные материалы, M., 1966; Ядерный графит, M., 1967; Мар-мер Э.Н., Углеграфитовые материалы, M., 1973; РогайлинМ. И., Чалых E. Ф., Справочник по углеграфитовым материалам, Л., 1974; Фиал-ков А. С., Углеграфитовые материалы, M., 1979; Рекристаллизованный графит, M., 1979; Искусственный графит, M., 1986; Графитация и алмазообразование, M., 1991. С. А. Колесников.