Ο γραφίτης είναι ένα ορυκτό, μια σταθερή κρυσταλλική τροποποίηση του άνθρακα. Διατηρεί τις αρχικές του ιδιότητες υπό τυπικές συνθήκες. Το υλικό είναι πυρίμαχο, επαρκώς πυκνό και έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αποδεικνύεται με θέρμανση ανθρακίτη χωρίς πρόσβαση αέρα. Χρησιμοποιείται σε χυτήρια, στην κατασκευή χάλυβα, καθώς και για λίπανση στην παραγωγή έλασης. Αλλά αυτές οι περιοχές δεν καλύπτουν όλους τους τομείς χρήσης.
Βασικά χαρακτηριστικά
Αν σας ενδιαφέρει το ερώτημα ποια είναι η πυκνότητα του γραφίτη, θα πρέπει να γνωρίζετε ότι αυτή η παράμετρος είναι 2230 kg/m3. Μια άλλη αλλοτροπική μορφή άνθρακα είναι το διαμάντι, γι' αυτό μερικές φορές συγκρίνεται ο γραφίτης μαζί του. Το τελευταίο έχει ηλεκτρικά αγώγιμα χαρακτηριστικά και λειτουργεί ως ημιμέταλλο. Αυτή η ιδιότητα έχει βρει το δρόμο της στη διαδικασία κατασκευής ηλεκτροδίων.
Η πυκνότητα του γραφίτη δεν είναι το μόνο που χρειάζεται να γνωρίζετε εάν σας ενδιαφέρει αυτό το ορυκτό. Υπάρχουν και άλλες ιδιότητες που πρέπει να λάβετε υπόψη. Για παράδειγμα, αυτή η κρυσταλλική τροποποίηση του άνθρακα δεν λιώνει, αλλά ότανεκτίθεται σε θερμοκρασία 3500 °C αναφλέγεται. Το υλικό διέρχεται την υγρή φάση, περνώντας σε αέρια κατάσταση.
Ωστόσο, εάν οι συνθήκες προβλέπουν αύξηση της πίεσης έως και 90 MPa, καθώς και της θερμοκρασίας, τότε μπορεί να επιτευχθεί τήξη. Αυτή η ανακάλυψη έγινε κατά τη μελέτη των ιδιοτήτων του διαμαντιού όταν προσπαθούσαν να το συνθέσουν. Αλλά δεν ήταν δυνατό να ληφθεί αυτό το υλικό από λιωμένο γραφίτη.
Κρυσταλλικό πλέγμα
Το κρυσταλλικό πλέγμα του γραφίτη παρέχει την παρουσία ατόμων άνθρακα. Έχει πολυεπίπεδη δομή. Η απόσταση μεταξύ των μεμονωμένων στρωμάτων μπορεί να φτάσει τα 0,335 nm. Στο πλέγμα, τα άτομα άνθρακα συνδέονται με τρία άλλα άτομα άνθρακα.
Το πλέγμα μπορεί να είναι εξαγωνικό και ρομβοεδρικό. Σε κάθε στρώμα, τα άτομα άνθρακα βρίσκονται απέναντι από τα κεντρικά μέρη των εξαγώνων. Τα τελευταία βρίσκονται σε γειτονικά στρώματα, μετά επαναλαμβάνεται η θέση των στρώσεων, κάτι που συμβαίνει μετά από ένα.
Παραγωγή τεχνητού γραφίτη
Ο γραφίτης και οι ιδιότητές του δεν είναι το μόνο πράγμα που πρέπει να γνωρίζετε αν σας ενδιαφέρει αυτό το ορυκτό. Είναι επίσης σημαντικό να ρωτήσετε για την παραγωγή μιας τεχνητής ποικιλίας. Διαφέρει από ένα φυσικό υλικό στο ότι η σύνθεση παράγει μια ουσία με καθορισμένες παραμέτρους.
Απορρίμματα πετρελαϊκού οπτάνθρακα και άμμου άνθρακα χρησιμοποιούνται στην παραγωγή. Ένα μείγμα από λεπτόκοκκα στοιχεία ψήνεται και στη συνέχεια ψύχεται για περίπου 5 εβδομάδες. Η επίδραση της θερμοκρασίας στο πρώτο στάδιο συνοδεύεται από αυτήνέως 1200 °C.
Για να αυξηθεί η θεωρητική πυκνότητα του γραφίτη, τα τεμάχια εργασίας εμποτίζονται με άμμο. Στο τελικό στάδιο πραγματοποιείται η γραφιτοποίηση, περιλαμβάνει θερμική επεξεργασία του υλικού σε ειδικό φούρνο, όπου η θερμοκρασία φτάνει τους 3000 °C. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατό να σχηματιστεί ένα κρυσταλλικό πλέγμα.
Αυτός ο γραφίτης έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα και εξαιρετική ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η ανισοτροπία των ιδιοτήτων είναι εγγενής σε ένα ορυκτό που λαμβάνεται με εξώθηση. Σήμερα χρησιμοποιείται μια νεότερη τεχνολογία, η οποία ονομάζεται ισοστατική πίεση. Αυτό καθιστά δυνατή την παραγωγή ενός υλικού που έχει χαμηλό συντελεστή τριβής. Έχει ισοτροπικές ιδιότητες.
Η πυκνότητα του γραφίτη (g/cm3), που λαμβάνεται κατά τη διαδικασία της εξώθησης, φτάνει το 2,23. Ο ίδιος δείκτης για την ισοστατική ανακρυσταλλωμένη ποικιλία, ανάλογα με τη μάρκα, μπορεί να φτάσει τα 5 g/cm 3. Τέτοιο υλικό χρησιμοποιείται για την κατασκευή τεμαχίων μεγάλων διαστάσεων, των οποίων το μήκος και η διάμετρος είναι 1000 και 500 mm αντίστοιχα, καθώς και για την παραγωγή εξαρτημάτων χύτευσης και καλουπιών που έχουν αντιτριβικές ιδιότητες.
Κύριες επωνυμίες
Σήμερα χρησιμοποιείται η δυνατότητα σύνθεσης με διαφορετικά μεγέθη κόκκων. Ως αποτέλεσμα, ο γραφίτης μπορεί να ταξινομηθεί σε:
- ακατέργαστο;
- μέσο;
- λεπτόκοκκο;
- λεπτόκοκκο.
Τα στοιχεία του πρώτου φτάνουν σε διάμετρο τα 3.000 μικρά. Αν μιλάμε για μια μεσαίου κόκκου ποικιλία, τότε το μέγεθος των κόκκων είναι 500μm. Διακρίνεται λεπτόκοκκος γραφίτης ποιότητας MPG με μέγεθος κόκκου έως 50 microns. Υπάρχει επίσης ένα λεπτόκοκκο ισοτροπικό ορυκτό της μάρκας MIG-1, τα σωματίδια του οποίου έχουν μεγέθη από 30 έως 150 μικρά. Ο λεπτόκοκκος γραφίτης και ο ισοστατικός γραφίτης έχουν κόκκους μεγέθους έως 30 micron, η ελάχιστη διάμετρός τους είναι 1 micron.
Χρήση τεχνητού γραφίτη
Γνωρίζετε ήδη την πυκνότητα του γραφίτη. Ωστόσο, είναι επίσης σημαντικό να μελετηθεί η περιοχή χρήσης της τεχνητής ποικιλίας. Εφαρμόζεται σε όλους τους κλάδους. Τα ηλεκτρόδια κατασκευάζονται από χονδρόκοκκο. Το λεπτόκοκκο δομικό πηγαίνει στην παραγωγή μορφοποιημένων προϊόντων που έχουν πολύπλοκο σχήμα.
Η χρήση ενός τεχνητού ορυκτού κατέστησε δυνατή την επίτευξη υψηλής ακρίβειας στην κατασκευή εξαρτημάτων. Σήμερα, παράγεται εξοπλισμός που πληροί πλήρως τα πρότυπα αυτού του αιώνα.
Πρόσθετες πληροφορίες για την πυκνότητα και τη θερμική διαστολή
Ανάλογα με το πρόσθετο, η υψηλότερη πυκνότητα γραφίτη μπορεί να είναι 5 g/cm3. Η ελάχιστη τιμή είναι 2. Είναι εγγενής στον ανακρυσταλλωμένο γραφίτη. Οι μονοκρύσταλλοι έχουν υψηλή ανισοτροπία, αυτό οφείλεται στη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος. Στα βασικά επίπεδα, η θερμική διαστολή είναι αρνητική μέχρι τους 427 °C. Αυτό υποδηλώνει ότι το ορυκτό συρρικνώνεται.
Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η απόλυτη τιμή της μειώνεται. Στο παραπάνω επίπεδο θερμοκρασίας, η θερμική διαστολή είναι θετική. Τοκατευθύνεται κάθετα στα βασικά επίπεδα. Ο συντελεστής θερμοκρασίας διαστολής είναι σχεδόν ανεξάρτητος από τη θερμοκρασία και υπερβαίνει την τιμή περισσότερο από 20 φορές σε σύγκριση με τον μέσο απόλυτο συντελεστή για τα βασικά επίπεδα.
Τι άλλο πρέπει να γνωρίζετε για την ανθεκτικότητα
Η αντοχή και η πυκνότητα του γραφίτη αλλάζουν με την αύξηση της θερμοκρασίας. Για τους περισσότερους τεχνητούς γραφίτες, η αντοχή σε εφελκυσμό αυξάνεται κατά 2,5 με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η μέγιστη τιμή φτάνει στους 2800 °C.
Η αντοχή σε θλίψη αυξάνεται κατά 1,6 φορές όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 2.200 °C. Οι συντελεστές διάτμησης και ελαστικότητας αυξάνονται κατά 1,6 φορές όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 1.600 °C.
Συμπερασματικά
Το σχήμα καθορίζει τις ποικιλίες του γραφίτη, οι οποίοι μπορεί να είναι: ελασματοειδείς, νιφάδες και σφαιρικοί. Η νιφάδα ονομάζεται επίσης ανόπτηση άνθρακα. Ο γραφίτης είναι επίσης ένα μικροδομικό συστατικό του ελατού, γκρίζου όλκιμου σιδήρου και του συμπαγούς χυτοσιδήρου από γραφίτη. Σε αυτή την περίπτωση, αποτελείται από άνθρακα και καθορίζει τις ειδικές ιδιότητες του χυτοσιδήρου.
Αυτό το υλικό χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία επιγραφών και σχεδίων πριν από περίπου 4.000 χρόνια. Το όνομά του προέρχεται από τη λέξη «γράψω». Τα κοιτάσματα βρίσκονται εκεί όπου τα κοιτάσματα πίσσας και σκληρού άνθρακα έχουν εκτεθεί σε υψηλές θερμοκρασίες.
