Structura cristalină. Cristalin. grafit zăbrele (fig. 1) hexagonal (a = 0.24612 nm, c = 0.67079 nm, z = 4, spațiu. Grupul C6 / mmc, teoretic. mai stricte. 2.267 g / cm3). Este format din straturi paralele (planuri bazale) formate hexagoane regulate de atomi de carbon de atomi de C din fiecare strat sunt situate în centrele hexagoanelor situate în straturile adiacente (superioare și inferioare); poziția straturilor repetate după una, dar fiecare strat este deplasat în raport cu celălalt în direcția orizontală la 0,1418 nm.
Fig. 1. Crystal zăbrele din grafit (Ceylon natural). A, straturi de carbon B; liniile punctate arată cristalin elementar. celulă.
În interiorul strat legături covalente între atomii sunt formate -Hybrid sp 2 orbitali. Interacțiunea. între straturile sunt realizate din forțele van der Waals. Pentru natural (Ceylon) grafit distanța între straturi în condiții normale de 0.3354 nm. Energia de legare între straturile unui hexagon. Grafitul este 16,75 J / mol (15 ° C) 15.1 J / mol (-134,15 ° C). Energia de legare C-C în stratul de 167,6 J / mol (1118 ° C).
Cristalin. zăbrele grafit pot prezenta umflături, grile curbură de carbon și defecte ale structurii fine. Ca rezultat, coagulare de posturi vacante pot fi formate cu diametrul microcavitate. la 3 microni. Combinații ale secțiunilor individuale ale acestor defecte conduce la apariția luxații de margine. și luxații. bucle de magnitudine 0,1-1,0 mm. concentrația de post vacant în grafit este crescută când este încălzit, de exemplu. la 3650 ° C, se ajunge la 0,5% atomice. Defectele pot apărea în implementarea atât grilajului de atomi de carbon. și hetero (vezi. Grafit compușii).
Proprietăți. Grafit-gras la atingere de negru sau gri-negru, cu un bloc de metal. straluceasca. Insulele sale de legare depinde de originea sau modul de preparare. Naib. cristale regulate care formează depozite minerale din Ceylon. Grafit artificial preparat: încălzirea unui amestec de cărbune sau cocs cu smoală (așa numitul grafit achesonovsky ..); termomeh. tratarea amestecului conținând cocs. smoală. p. grafit și carburi (grafit recristalizată); piroliza hidrocarburilor gazoase (grafit pirolitic). Varietățile de grafit artificial cbținute includ grafit furnal (indicat prin răcirea lentă a mase mari de fier) din carbură și grafit (formată termică convențională. Carburile descompunere).
Fig. 2. Starea de carbon Diagrama. 1 și 2 stabilitatea regiunii resp. grafit și diamant; topi 3 -region existența carbon; echilibru 4 -line diamant-grafit; 5, 6, 7, 8-topire linie resp. , grafit metastabil (limita approx pentru existența grafit metastabil în domeniul diamant.), diamant și diamant metastabil în domeniul grafit (aproximativ frontieră.); A și B sunt regiuni instabile termodinamic a existenței diamant și grafit, respectiv.
anizotropie mare de legare in monocristale de grafit, datorită structurii sale cristaline. zăbrele. În direcția de dilatare termică a planurilor bazale de grafit până la 427 ° C este negativ (adică, grafitul este comprimat), ea abs. valoare cu creșterea m ry redus. Deasupra 427 ° C, dilatarea termică devine pozitivă. Coeficientul de temperatură. dilatare liniară este 1,2 x 10 -6 K -1 (până la -73 ° C) 0 (427 ° C) 0,7 * 10 -6 K -1 (peste 727 ° C). În direcția perpendiculară pe planurile bazale, dilatare termică este coeficientul de temperatură pozitiv. dilatare liniară aproape nu depinde de m-turii și depășește cu mai mult de 20 de ori mai mare decât media abs. semnificația acestui factor. la planul de bază. Coeficientul de temperatură. polikristal expansiune liniara Lich. crește grafit foarte rapid în intervalul -100-0 ° C, apoi încetinește creșterea; pentru Naib. Grafit comun acestor coeficienți. identic și egal cu 0,2 x 10 -8 K -1 în intervalul 0-500 ° C și 0,4 x 10 -9 K „1 de peste 1000 ° C,
Pentru monocristalelor grafit valorile raportului de conductivitate termică în direcțiile paralele și perpendiculare pe planele bazale (coeficient. K anizotropie) poate fi de 5 sau mai mult. Conductivitatea termică [W / (m * K)] în direcția planurilor bazale de grafit: Ceylon 278,4 (k = 3,2), Cumberland 359,6 (k = 6), Canada 522,0 (k = 6), pyrographite 475-2435 (k = 100-800). conductivitate termică ridicată (mai mare de Cu) a recristalizat din grafit cu carburile aditivi Ti și Zr. Conductivitatea termică polikristallich obținută în mod artificial. grafit este puternic dependentă de densitatea și 92.22, 169.94 și 277.44 W / (m * K) la o densitate respectiv. 1,41, 1,65 și 1,73 g / cm 3. dependența de temperatură a curbei de conductivitate termică are un maxim, poziția și mărimea la- depind de dimensiunea și gradul de perfecțiune cristal.
Electrice. monocristale conductivitate grafit într-o direcție paralelă cu planul bazal (0,385 * 10 -6 Ohm * m), aproape de metal, în sute perpendicular la de ori mai mică decât cea a metalelor (52,0 * 10 -6 Ohm * m). Valoarea durează min. valoare în intervalul 0-1000 ° C, poziția minimă este deplasată la low-t-p este mai mare decât cristalin perfect. structură. Cea mai mare electric. Conductivitatea este recristalizat din grafit.
Cristale singulare de grafit sunt diamagnetice, magneziu. susceptibilitatea este mare într-o direcție perpendiculară pe planurile bazale (-22 * 10 -3), iar în direcția paralelă este neglijabilă (-0.5 * 10 -3). Semnul coeficienților. modificări Hall de la pozitiv la negativ, la 2100 ° C
Good antifrictiune Insulele de comunicare grafitul datorită ușura alunecarea stratului de carbon în raport cu celălalt sub influența tensiunii de forfecare scăzută în direcția planurilor bazale. Coeficienți. frecare pe metale (pentru viteze de funcționare de până la 10 m / s) constituie 0,03-0,05. Pentru grafit pirolitic sub acțiunea tensiunilor într-o direcție perpendiculară pe planurile bazale, este 0,4-0,5; pirolitic m grafit. b. utilizat în materialul de fricțiune Kutch-ve.
O trăsătură caracteristică a porozității grafit artificial pregătită. afectează în mod semnificativ aproape toate Insula Sf grafit. Volumul porilor de la 2-3% la 80-85% la pyrographite pentru alții. Tipuri de Grafit. Pentru a descrie dependența modulului de elasticitate, conductivitatea termică. porozitatea p utilizării empirice. expresie: unde Pi și Roi -SV Insulele respectiv. grafit poros și non-poros, porozitate -TOTAL, un parametru pentru insulele de comunicare i-ordine.
Grafitul este destul de inert în condiții normale. O2 este oxidat la aer CO2 peste 400 ° C, -above CO2 500 ° C. T ra începe p-tiile, cu atât mai mare cristalin mai perfectă. structura de grafit. Oxidarea este accelerată în prezența. Fe, V, Na, Cu și altele. Metals. Aceasta a încetinit, în prezența. C12. Conn. fosfor și bor. Deoarece grafit azot molecular greu reacționează cu atomic în timpul normal de t-D formează cianogen C2 N2. în prezență. H2 la 800 ° C-HCN. Condițiile de descărcare strălucire grafitul cu N2 dă paratsianogen (CN) X. în cazul în care X2. Deoarece oxizi de azot de peste 400 ° C formează CO2. CO și N2. cu H2 la 300-1000 ° C până la CH4. Halogenii sunt introduse în cristalin. zăbrele grafit, oferind port. comutare (vezi. grafitul compuși).
Noțiuni de bază. Cristalin. Grafitul este recuperat din minereu prin flotație. minereu skrytokristallich. Grafit a fost utilizat fără îmbogățire.
Materia primă pentru ulei-grafit sau lurgich metal. cocs. antracit și smoală. Particulele individuale ale materialului de pornire carbon prin carbonizarea în timpul arderii bind un solid monolit. la-Roe supus apoi grafitizare (cristalizare). Într-una dintre metodele de cocs sau antracit pulverizat și amestecat cu smoală într-un raport specific, când este comprimat de presiune. la 250 MPa și apoi calcinat la 1200 ° C și grafitizare sub încălzire. până la 2600-3000 ° C Pentru a reduce porozitatea grafit sintetic rezultat impregnat. rășină lichidă sau smoală. și apoi din nou supus calcinării și grafitizare. Producția-ve grafit crescut. densitatea impregnare, calcinare și grafitizare se repetă până la cinci ori.
Din amestec conținând cocs. smoală. p. grafit și până la 20% din carburi refractare (de ex. Ti, Zr, Si, Nb, W, Ta, Mo, V), preparat din grafit recristalizat. Taxa inițială a fost încălzită în forme de grafit la m-turii, la 100-150 ° C peste evtektich de topire t-py. amestec de carbură cu carbon. sub presiune. 40-50 MPa pentru mai multe. zeci de minute.
Pyrographite preparat prin piroliza hidrocarburilor gazoase formate prin depunerea de carbon dintr-o fază gazoasă pe un substrat realizat din grafit. Precipitațiile sunt cristaline. Structura în dec. grad de perfecțiune - de la dezordonate turbostratic (carbon pirolitic) la grafit comandat (grafit pirolitic).
Naib. Cantitate cu natura. grafit este minat în URSS, Cehoslovacia, Coreea de Sud, Mexic, Austria, Germania, cele mai bune note krupnokristallich. grafit, Ceylon și Madagascar. Pro de grafit este concentrată în țările industrializate (Marea Britanie, URSS, SUA, Franța. Germania, Japonia) și sute de mii. Tone pe an.
===
App. Literatura pentru articolul "The Count". Veselovski C de carbon și materiale din grafit de construcție, M. 1966; Materiale de carbon Shulepov SV Fizică. M. 1972 grafit Recristalizat, M. 1979 Kostikov VI Varenkov A. N. interacțiunea metal topește cu materiale de carbon, M. 1981.