Grafiit on mineraal, süsiniku stabiilne kristalne modifikatsioon. See säilitab oma esialgsed omadused standardtingimustes. Materjal on tulekindel, piisav alt tihe ja kõrge elektrijuhtivusega. See selgub antratsiidi kuumutamisel ilma õhu juurdepääsuta. Seda kasutatakse valukodades, terase tootmisel, aga ka määrimiseks v altsimises. Kuid need valdkonnad ei hõlma kõiki kasutusvaldkondi.
Põhifunktsioonid
Kui teid huvitab küsimus, milline on grafiidi tihedus, peaksite teadma, et see parameeter on 2230 kg/m3. Teine süsiniku allotroopne vorm on teemant, mistõttu grafiiti sellega mõnikord võrreldakse. Viimasel on elektrit juhtivad omadused ja see toimib poolmetallina. See omadus on leidnud tee elektroodide tootmisprotsessi.
Grafiidi tihedus pole kõik, mida peate teadma, kui olete sellest mineraalist huvitatud. Arvestada tuleb ka teiste omadustega. Näiteks see süsiniku kristalne modifikatsioon ei sula, vaid mill altemperatuuril 3500 °C süttib. Materjal läbib vedela faasi, minnes gaasilisse olekusse.
Kui aga tingimused näevad ette rõhu ja temperatuuri tõusu kuni 90 MPa, siis on võimalik saavutada sulamine. See avastus tehti teemandi omaduste uurimisel, kui nad üritasid seda sünteesida. Kuid seda materjali ei olnud võimalik saada sulagrafiidist.
Kristallvõre
Grafiidi kristallvõre tagab süsinikuaatomite olemasolu. Sellel on kihiline struktuur. Üksikute kihtide vaheline kaugus võib ulatuda 0,335 nm-ni. Võres seostuvad süsinikuaatomid kolme teise süsinikuaatomiga.
Võre võib olla kuusnurkne ja romboeedriline. Igas kihis paiknevad süsinikuaatomid kuusnurkade keskosade vastas. Viimased on külgnevates kihtides, seejärel korratakse kihtide asukohta, mis juhtub pärast ühte.
Teisgrafiidi tootmine
Grafiit ja selle omadused pole ainus asi, mida peaksite teadma, kui olete sellest mineraalist huvitatud. Samuti on oluline küsida tehissordi tootmise kohta. See erineb looduslikust materjalist selle poolest, et sünteesi käigus saadakse kindlaksmääratud parameetritega aine.
Tootmises kasutatakse naftakoksi ja kivisöeliiva jäätmeid. Peeneteraliste elementide segu põletatakse ja seejärel jahutatakse umbes 5 nädalat. Temperatuuri mõju esimesel etapil kaasneb sellegakuni 1200 °C.
Grafiidi teoreetilise tiheduse suurendamiseks immutatakse toorikuid liivaga. Viimases etapis toimub grafitiseerimine, mis hõlmab materjali kuumtöötlust spetsiaalses ahjus, kus temperatuur ulatub 3000 °C-ni. Sel juhul on võimalik moodustada kristallvõre.
Sellel grafiidil on kõrge soojusjuhtivus ja suurepärane elektrijuhtivus. Ekstrusiooni teel saadud mineraalile on omane omaduste anisotroopsus. Tänapäeval on kasutusel uuem tehnoloogia, mida nimetatakse isostaatpressimiseks. See võimaldab toota materjali, millel on madal hõõrdetegur. Sellel on isotroopsed omadused.
Ekstrusiooniprotsessi käigus saadava grafiidi tihedus (g/cm3) ulatub 2,23-ni. Isostaatilise ümberkristallitud sordi puhul võib sama indikaator, olenev alt kaubamärgist, ulatuda 5 g/cm 3. Sellist materjali kasutatakse suuremõõtmeliste toorikute valmistamiseks, mille pikkus ja läbimõõt on vastav alt 1000 ja 500 mm, samuti hõõrdevastaste omadustega valudetailide ja vormide valmistamiseks.
Peamised kaubamärgid
Tänapäeval kasutatakse erineva tera suurusega sünteesi võimalust. Selle tulemusena saab grafiidi liigitada:
- jäme;
- keskmine;
- peeneteraline;
- peeneteraline.
Esimeste elementide läbimõõt ulatub 3000 mikronini. Kui me räägime keskmise teralisest sordist, siis tera suurus on 500µm. Eristatakse peeneteralist grafiitklassi MPG-d, mille tera suurus on kuni 50 mikronit. Samuti on MIG-1 kaubamärgiga peeneteraline isotroopne mineraal, mille osakeste suurus on 30-150 mikronit. Peeneteralise grafiidi ja isostaatilise grafiidi terad on kuni 30 mikroni suurused, nende minimaalne läbimõõt on 1 mikron.
Kunstgrafiidi kasutamine
Te juba teate grafiidi tihedust. Siiski on oluline uurida ka kunstliku sordi kasutusvaldkonda. Seda rakendatakse kõigis tööstusharudes. Elektroodid on valmistatud jämedateralisest. Peeneteraline struktuur läheb keeruka kujuga vormitud toodete tootmiseks.
Kunstliku mineraali kasutamine võimaldas saavutada detailide valmistamisel suure täpsuse. Tänapäeval toodetakse seadmeid, mis vastavad täielikult selle sajandi standarditele.
Täiendav teave tiheduse ja soojuspaisumise kohta
Sõltuv alt lisandist võib grafiidi suurim tihedus olla 5g/cm3. Minimaalne väärtus on 2. See on omane ümberkristalliseeritud grafiidile. Üksikkristallidel on kõrge anisotroopia, see on tingitud kristallvõre struktuurist. Põhitasanditel on soojuspaisumine negatiivne kuni 427 °C. See viitab sellele, et mineraal kahaneb.
Temperatuuri tõustes selle absoluutväärtus väheneb. Ül altoodud temperatuuritasemel on soojuspaisumine positiivne. Seemis on suunatud basa altasanditega risti. Temperatuuri paisumistegur on peaaegu sõltumatu temperatuurist ja ületab väärtust enam kui 20 korda võrreldes baastasandite keskmise absoluutkoefitsiendiga.
Mida veel peate vastupidavuse kohta teadma
Grafiidi tugevus ja tihedus muutuvad temperatuuri tõustes. Enamiku tehisgrafiitide puhul suureneb tõmbetugevus temperatuuri tõustes 2,5 korda. Maksimaalne väärtus jõuab 2800 °C juures.
Survetugevus suureneb 1,6 korda, kui temperatuur jõuab 2200 °C-ni. Nihke- ja elastsusmoodulid suurenevad 1,6 korda, kui temperatuur jõuab 1600 °C-ni.
Kokkuvõtteks
Kuju määrab grafiidi sordid, mis võivad olla: lamelljad, helbed ja sfäärilised. Helvest nimetatakse ka süsiniku lõõmutamiseks. Grafiit on ka tempermalmi, halli kõrgtugeva malmi ja tihendatud grafiitmalmi mikrostruktuuriline koostisosa. Sel juhul koosneb see süsinikust ja määrab malmi spetsiifilised omadused.
Seda materjali kasutati pealdiste ja jooniste loomiseks umbes 4000 aastat tagasi. Selle nimi pärineb sõnast "kirjutada". Maardlad asuvad kohtades, kus bituumeni ja kivisöe ladestused on kõrge temperatuuriga kokku puutunud.
