石墨性能

1石墨性能石墨有两种不同烧结石墨：碳石墨和电化石墨。前者质硬而脆，后者质软、强度低、自润滑性好。石墨具有良好的自润滑性和良好的导热性，具有良好的耐腐蚀性但不耐强氧化介质，具有抗热冲击性和低摩擦因数。然而石墨存在着气孔率大、机械强度低的缺点。因此石墨用作软面材料时，需要用浸渍等办法来填塞孔隙，提高机械强度。选择合适的浸渍剂是非常重要的。浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度、使用温度等。常用的浸渍树脂有酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。酚醛树脂耐酸性较好，环氧树脂耐碱性好，而呋喃树脂耐酸性和耐碱性均较好。常用的浸渍金属有巴氏合金、铜合金、铝合金、锑合金等。浸渍金属石墨主要用90MPa，使用温度可达500℃；浸铜或铜合金的碳石墨使用温度为300℃；浸巴氏合金的碳石墨使用温度为120～180℃。下表所列为碳石墨材料性能。牌号材料体积密度/g.cm-3硬度/HS抗弯强度/MPa抗压强度/MPa膨胀系数/C-1气孔率/%使用温度/℃M121碳石墨1.566525.573.654.0×10-617350M106HM120HM204HM220H浸环氧树脂碳石墨1.601.681.901.906060404529.4241.1929.4239.23107.8788.2668.6583.3611.0×10-611.0×10-68.0×10-611.0×10-65555200200200200M106K①浸呋喃树脂碳石墨1.698050117.6811.0×10-65220M232L浸铝合金碳石墨2.154098.065196.138.0×10-64400M106YM232Y浸巴氏合金碳石墨2.362.06605058.8439.23196.13147.16.0×10-66.0×10-655180180M158K②浸呋喃树脂碳石墨1.6875～8558.84～68.6558.84～68.654.0×10-6～6.0×10-61-103～250M158H②浸环氧树脂碳石墨1.7065～76196.13～294.2147.1～196.134.0×10-6～6.0×10-61-103～230①导热率为4.187W/（m.K）;②导热率为5.44～6.28W/（m.K）硅化石墨是碳石墨材料经硅化处理而得的碳化硅-碳复合材料。硅化处理的方法有化学气相反应法（CVR）和液硅浸渗法。化学气相沉积法为美国和日本采用，而俄罗斯和德国则用液硅浸渗法。前者Si或SiO气体在1800～2200℃的高温下作硅化反应将表面转化为SiC；而后者利用液体硅代替Si蒸汽或SiC气体与CVR同样作硅化处理。表7-20及表7-21列出了国内外硅化石墨的物理性能。2（4）表7-20CVR法硅化石墨的物理-力学性能厂家牌号体积密度/g.cm-3硬度抗拉强度/MPa抗弯强度/MPa弹性模量/MPa膨胀系数/C-1抗压强度/MPa热导率W/（m.K）-1最高工作温度/℃空气惰性气氛日本鹰公司ES-1①ES-32.81.895～105（HS）85～100（HS）22.642.268.683.4114×10324×1034.5×10-64.2×10-61291475070.95200400日本皮拉公司P11.843500（HV）34.358.811.8×1034×10-6117.7110.54001600日本日立化成公司HSCHSC①1.852.003000（HV）3000（HV）5968.635×10341×1034.4×10-64.4×10-6116.32116.32美国纯碳公司PE-6923①2.15100（HV）345528×1034.4×10-613868.63260英国加布兰达夫公司SiC-V1.918.62（HV）10.3415.85×1034.1×10-682.7351.92371中国东新电碳厂M4561.84100（HV）2500（HV）58.835×1033.7（200℃）×10-6118日本东芝陶瓷公司PADLTTE2.542000（HV）49196176×1034.1×10-6①浸渍树脂。（5）表7-21液硅浸渗硅化石墨性能厂家俄罗斯新齐略宾斯克德国顺克埃贝公司牌号C-TC-TTCTII-0.5U8019体积密度/g.cm-3抗压强度/MPa抗弯强度/MPa抗拉强度/MPa弹性模量/MPa电阻系数μΩ.cm冲击韧性/J.m-2断裂韧性KIC/N.mm-3/2疲劳强度/MPa导热系数/W.（m.℃）-1线膨胀系数/℃-1摩擦因数2.5～2.7294～31488.3～10839～4988×10-32700100～1204.6×10-60.052.4～2.6412～44198～11849～59125×1033900150～1754.2×10-60.042.523576.53958×10323001003.8×10-6～4.0×10-60.042.65190140×10313015001001507045×10-6（20～1000℃）