Grafit je mineral, stabilna kristalna modifikacija ogljika. V standardnih pogojih ohrani svoje prvotne lastnosti. Material je ognjevzdržen, dovolj gost in ima visoko električno prevodnost. Izkaže se s segrevanjem antracita brez dostopa zraka. Uporablja se v livarnah, pri izdelavi jekla, pa tudi za mazanje v valjarni proizvodnji. Toda ta področja ne pokrivajo vseh področij uporabe.
Osnovne funkcije
Če vas zanima, kakšna je gostota grafita, morate vedeti, da je ta parameter 2230 kg/m3. Druga alotropna oblika ogljika je diamant, zato se grafit včasih primerja z njim. Slednji ima električno prevodne lastnosti in deluje kot polkovina. Ta lastnost je našla pot v proces izdelave elektrod.
Gostota grafita ni vse, kar morate vedeti, če vas ta mineral zanima. Upoštevati je treba tudi druge lastnosti. Na primer, ta kristalna modifikacija ogljika se ne topi, ampak kdajizpostavljen temperaturi 3500 °C se vname. Material prehaja tekočo fazo in prehaja v plinasto stanje.
Vendar, če pogoji zagotavljajo povečanje tlaka do 90 MPa, pa tudi temperature, je mogoče doseči taljenje. To odkritje je prišlo med preučevanjem lastnosti diamanta, ko so ga poskušali sintetizirati. Vendar tega materiala ni bilo mogoče dobiti iz staljenega grafita.
kristalna mreža
Kristalna mreža grafita zagotavlja prisotnost ogljikovih atomov. Ima večplastno strukturo. Razdalja med posameznimi plastmi lahko doseže 0,335 nm. V mreži se ogljikovi atomi vežejo s tremi drugimi ogljikovimi atomi.
Rešetka je lahko šesterokotna in romboedrična. V vsaki plasti se ogljikovi atomi nahajajo nasproti osrednjih delov šesterokotnikov. Slednji so v sosednjih slojih, nato se položaj plasti ponovi, kar se zgodi po eni.
Proizvodnja umetnega grafita
Grafit in njegove lastnosti niso edina stvar, ki bi jo morali vedeti, če vas ta mineral zanima. Pomembno se je tudi vprašati o pridelavi umetne sorte. Od naravnega materiala se razlikuje po tem, da pri sintezi nastane snov z določenimi parametri.
Odpadki naftnega koksa in premogovega peska se uporabljajo v proizvodnji. Mešanico drobnozrnatih elementov žgamo in nato ohladimo približno 5 tednov. Vpliv temperature na prvi stopnji spremlja njendo 1200 °C.
Za povečanje teoretične gostote grafita so obdelovanci impregnirani s peskom. Na zadnji stopnji poteka grafitizacija, ki vključuje toplotno obdelavo materiala v posebni peči, kjer temperatura doseže 3000 °C. V tem primeru je mogoče oblikovati kristalno mrežo.
Ta grafit ima visoko toplotno prevodnost in odlično električno prevodnost. Mineralu, pridobljenemu z ekstrudiranjem, je značilna anizotropija lastnosti. Danes se uporablja novejša tehnologija, ki se imenuje izostatično stiskanje. To omogoča izdelavo materiala z nizkim koeficientom trenja. Ima izotropne lastnosti.
Gostota grafita (g/cm3), ki se pridobi med ekstrudiranjem, doseže 2,23. Enak kazalnik za izostatično rekristalizirano sorto, odvisno od znamke, lahko doseže 5 g/cm 3. Tak material se uporablja za izdelavo velikih surovcev, katerih dolžina in premer sta 1000 oziroma 500 mm, kot tudi za izdelavo ulivnih delov in kalupov, ki imajo lastnosti proti trenju.
Glavne blagovne znamke
Danes se uporablja možnost sinteze z različnimi velikostmi zrn. Posledično lahko grafit razvrstimo v:
- grobo;
- srednje;
- drobnozrnat;
- drobnozrnato.
Elementi prvega dosegajo premer 3000 mikronov. Če govorimo o srednjezrnati sorti, potem je velikost zrn 500µm. Odlikuje se drobnozrnat grafit MPG z velikostjo zrn do 50 mikronov. Obstaja tudi drobnozrnati izotropni mineral blagovne znamke MIG-1, katerega delci imajo velikosti od 30 do 150 mikronov. Drobnozrnati grafit in izostatični grafit imata zrna do 30 mikronov, njihov najmanjši premer je 1 mikron.
Uporaba umetnega grafita
Gostoto grafita že poznate. Vendar pa je pomembno tudi preučiti področje uporabe umetne sorte. Uporablja se v vseh panogah. Elektrode so izdelane iz grobozrnatih. Drobnozrnati strukturni gre za proizvodnjo oblikovanih izdelkov, ki imajo kompleksno obliko.
Uporaba umetnega minerala je omogočila doseganje visoke natančnosti pri izdelavi delov. Danes se proizvaja oprema, ki v celoti ustreza standardom tega stoletja.
Dodatne informacije o gostoti in toplotni razteznosti
Odvisno od dodatka je lahko največja gostota grafita 5g/cm3. Najmanjša vrednost je 2. Je lastna rekristaliziranemu grafu. Monokristali imajo visoko anizotropijo, to je posledica strukture kristalne mreže. V bazalnih ravninah je toplotna ekspanzija negativna do 427 °C. To nakazuje, da se mineral krči.
Z naraščajočo temperaturo se njena absolutna vrednost zmanjšuje. Pri zgornji temperaturni ravni je toplotna ekspanzija pozitivna. Tousmerjen pravokotno na bazalne ravnine. Temperaturni koeficient raztezanja je skoraj neodvisen od temperature in presega vrednost za več kot 20-krat v primerjavi s povprečnim absolutnim koeficientom za bazalne ravnine.
Kaj še morate vedeti o vzdržljivosti
Moč in gostota grafita se spreminjata z naraščajočo temperaturo. Pri večini umetnih grafitov se natezna trdnost z naraščanjem temperature poveča za faktor 2,5. Največja vrednost doseže pri 2800 °C.
Tlačna trdnost se poveča za 1,6-krat, ko temperatura doseže 2200 °C. Moduli strižne in elastičnosti se povečajo za 1,6-krat, ko temperatura doseže 1600 °C.
Za zaključek
Oblika opredeljuje sorte grafita, ki so lahko: lamelni, luskasti in sferični. Lusk se imenuje tudi žarjenje ogljika. Grafit je tudi mikrostrukturna sestavina temprane, sive nodularne litine in stisnjene grafitne litine. V tem primeru je sestavljen iz ogljika in določa posebne lastnosti litega železa.
Ta material je bil uporabljen za ustvarjanje napisov in risb pred približno 4000 leti. Njegovo ime izvira iz besede "pisati". Najdišča se nahajajo tam, kjer so bila nahajališča bitumna in črnega premoga izpostavljena visokim temperaturam.
