Ваше сообщение отправлено. Мы Вам перезвоним!
Вторая индустриализация России

Перезвоните мне!

Закрыть
Главная » Все статьи на сайте » Статьи на общие темы » Графит, типы, марки, структура, свойства и применение

Графит, типы, марки, структура, свойства и применение

  • Array

Графит, типы, марки, структура, свойства и применение.

 



 

Графит – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода.

 

Описание графита

Типы и марки графита

Структура и кристаллическая решетка графита

Свойства графита

Физические свойства графита

Применение и использование графита

 


Описание графита:

Графит (в переводе с греч. – «пишу») – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода. Химическая формула графита – C.

Наряду с графитом, алмазом существуют еще много аллотропных форм углерода. Например, графен, фуллерен, углеродные нанотрубки и т.д. Свойства данных веществ совершенно отличаются друг от друга.

Графит широко распространен в природе как минерал. Он встречается обычно в виде отдельных чешуек, пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию.

Различают месторождения кристаллического графита, связанного с магматическими горными породами или кристаллическими сланцами, и скрытокристаллического графита, образовавшегося при метаморфизме углей.

Природный графит по своему химическому составу не отличается чистотой. В большом количестве (до 10-25%) в нем присутствует зола, состоящая из разных составляющих (Fe2O3, SiO2, Аl2O3, MgO, Р2О5, CuO, СаО и др.), газы (до 2%) и битумы, иногда вода.

Также графит получается искусственным путем различными способами. Например, нагреванием смеси кокса и пека до 2 800 °C.

 

Типы и марки графита:

В соответствии с ГОСТ 17022-81 «Графит. Типы, марки и общие технические требования» выделяют следующие минералогические типы графита:

– кристаллический,

– скрытокристаллический.

Этим же ГОСТом предусмотрены следующие марки графита: ГСМ-1, ГСМ-2, ГАК-1, ГАК-2, ГАК-3, ГК-1, ГК-2, ГК-3, ГС-1, ГС-2, ГС-3, ГС-4, П, ЭУЗ-М, ЭУЗ-II, ЭУЗ-III, ЭУТ-I, ЭУТ-II, ЭУТ-III, ГТ-1, ГТ-2, ГТ-3, ГЭ-1, ГЭ-2, ГЭ-3, ГЭ-4, ГЛ-1, ГЛ-2, ГЛ-3, ЭУН, ГЛС-1, ГЛС-2, ГЛС-3, ГЛС-4.

Им соответствуют следующие виды использования (потребления) графита:

– графит специальный малозольный,

– графит аккумуляторный,

– графит карандашный,

– графит смазочный,

– графит кристаллический электроугольный,

– графит тигельный,

– графит элементный,

– графит кристаллический литейный,

– графит скрытокристаллический электроугольный,

– графит скрытокристаллический литейный.

 

Структура и кристаллическая решетка графита:

Графит имеет слоистую, плоскую структуру. Отдельные слои графита называются графеном. Каждый слой кристаллической решетки графита может по-разному располагаться по отношению друг к другу, образуя политипы.

В каждом слое атомы углерода расположены в гексагональной решетке на расстоянии 0,142 Нм, а расстояние между плоскостями графена составляет 0,335 Нм.

Атомы углерода, расположенные в одной плоскости слоя, связаны между собой ковалентной связью. Углерод имеет четыре свободных электрона. Однако в ковалентной связи задействованы только три электрона из четырех, поэтому каждый атом углерода связан только с тремя атомами углерода. Четвертый электрон свободно мигрирует в плоскости, делая графит электропроводящим в направлении, параллельном плоскости. Электропроводность графита в направлении перпендикулярно плоскости слоя, наоборот, в сотни раз меньше.

Между собой слои графена в графите скреплены слабыми Вандерваальсовыми силами, которые позволяют слоям графита легко быть отделенными друг от друга.

Известны две формы графита: альфа-графит (имеет гексагональную структуру и кристаллическую решетку) и бета-графит (имеет ромбоэдрическую структуру и кристаллическую решетку). Обе формы графита имеют очень схожие физические свойства, за исключением того, что слои графена у каждой формы графита укладываются несколько по-разному.

Альфа-графит

Рис. 1. Альфа-графит

У α-графита половина атомов каждого слоя располагается над и под центрами шестиугольника, а у β-графита каждый четвёртый слой повторяет первый.

Бета-графит

Рис. 2. Бета-графит

Альфа-графит может быть преобразован в бета-форму с помощью механической обработки. Бета-форма переходит в альфа-форму при нагревании графита свыше 1300 °C.

 

Свойства графита:

– электрическая проводимость графита анизотропна (т.е. зависит от направления внутри самого графита). Он хорошо проводит электрический ток в направлении, параллельном базисной плоскости. В этом случае его электропроводность близка к металлической. В перпендикулярном направлении электропроводность в сотни раз меньше.

– обладает низкой твёрдостью. Твердость школе Мооса 1.

– относительно мягкий. После воздействия высоких температур становится немного более твёрдым и очень хрупким,

– плотность 2,08-2,23 г/см³,

– легко поддается механической обработке,

– цвет от железо-черного до стально-серого, блеск металлический,

– неплавкий, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха,

– жирный (скользкий) на ощупь, оставляет след на бумаге и пальцах,

– при трении графит расслаивается на отдельные чешуйки (это свойство используется в карандашах),

– обладает достаточно большой теплопроводностью. Теплопроводность графита анизотропна. Она составляет от 100 до 354,1 Вт/(м*К) и зависит от марки графита, от направления относительно базисных плоскостей и от температуры,

– коэффициент теплового расширения графита также анизотропен и зависит от температуры. До 700 К коэффициент теплового расширения графита отрицателен в направлении базисных плоскостей (графит сжимается при нагревании), его абсолютное значение с повышением температуры уменьшается. Выше 700 К коэффициент теплового расширения становится положительным. В направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, коэффициент теплового расширения положителен, практически не зависит от температуры и более чем в 20 раз выше среднего абсолютного значения для базисных плоскостей,

– обладает высоким диамагнетизмом,

– химически малоактивен,

– обладает химической стойкостью. Кислотоупорен,

– при высокой температуре реагирует с кислородом, сгорая до углекислого газа,

– образует соединение включения с щелочными металлами, солями.

 

Физические свойства графита:

Наименование показателя: Значение:
Длина связи С–С, нм 0,142
Расстояние между слоями, нм 0,335
Плотность, г/см2 от 2,08 до 2,23
Температура плавления, оС 3845-3890
Температура кипения, оС 4200
Теплопроводность, Вт/(м·К) от 100 до 354,1

 

Применение и использование графита:

Области использования и применения графита:

– для изготовления активных масс и щелочных аккумуляторов и масс для графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов,

– для изготовления аккумуляторных изделий специального назначения,

– для изготовления масс графитированных антифрикционных изделий из цветных металлов,

– для изготовления карандашей чертежной и канцелярской групп,

– для изготовления карандашей канцелярской, школьной и копировальной групп,

– в качестве антифрикционных компонентов в твердых смазочных покрытиях при изготовлении ядерных реакторов, механизмов космических кораблей, летательных аппаратов, а также для коллоидно-графитовых препаратов,

– в качестве ингредиента электропроводящей резины, изделий порошковой металлургии, графитовых смазочных карандашей и паст, электропроводящих полимерных пленок,

– для изготовления консистентных смазок для открытых шестерен прокатных станов, рессор автомобилей и других высоконагруженных узлов трения,

– для производства электроугольных изделий,

– для изготовления огнеупорных графитокерамических изделий,

– для производства первичных химических источников тока,

– для припыла рабочих поверхностей форм и стержней при получении отливок сложной конфигурации, требующих особо чистой поверхности,

– для припыла рабочих поверхностей форм и стержней при получении отливок средней сложности,

– для припыла при получении отливок, не требующих высокой чистоты поверхности,

– для изготовления противопригарных покрытий при получении отливок,

– в металлургическом производстве,

– для изготовления изделий специального назначения,

– прочее.

 

© Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com,

https://ru.wikipedia.org/wiki/Графит#Условия_нахождения_в_природе

 







карта сайта

какой цвет натуральный матовый серый темный белый черный графит купить фото кристаллическая решетка химическая формула спб имеет вода тип простое элемент
свойства форма марки виды строение применение графита цена модификация
графитом является
аллотропное видоизменение алмаз графита

 

comments powered by HyperComments