Kuidas valmistada isostaatilist grafiiti?
Kõrgtemperatuuri{0}}tööstuses, pooljuhtide tootmises ja tuumaenergias on oluline materjal, mida nimetatakse "must kullaks"-isostaatiliseks grafiidiks. Sellel pole mitte ainult grafiidi traditsioonilisi eeliseid, nagu kõrge temperatuuritaluvus ning suurepärane elektri- ja soojusjuhtivus, vaid sellel on ka suurepärane jõudlus tänu ainulaadsele isotroopsele struktuurile, mistõttu on see paljude tipptehnoloogiate jaoks asendamatu nurgakivi. Kõik see tuleneb selle täpsest tootmisprotsessist.
Isostaatilise grafiidi tootmise tuum seisneb "isostaatilise pressimise" vormimistehnoloogias. Protsess algab hoolikalt valitud toorainega: tavaliselt kasutatakse täitematerjalina peeneteralist, kvaliteetset-naftakoksi või pigikoksi ja sideainena kivisöetõrva pigi. Need materjalid jahvatatakse pulbriks, segatakse ja asetatakse seejärel spetsiaalsesse elastsesse vormi. Pärast sulgemist asetatakse vorm kõrgsurveanumasse, mis on täidetud vedela keskkonnaga. Seejärel rakendab süsteem üli-kõrget rõhku, mis ületab 100 MPa. Kuna vedel keskkond edastab ühtlaselt survet vormi igale pinnale, surutakse tooriku osakesed kokku, paigutatakse ümber ja tihendatakse kõigis suundades võrdselt. See ühtlane pingekeskkond on võtmetähtsusega tavapärases vormitud või ekstrudeeritud grafiidis leiduvate osakeste suunalise paigutuse katkestamisel, luues selle isotroopiale füüsilise aluse.
Vormitud roheline korpus läbib seejärel pika ja range kuumtöötluse. Esiteks küpsetatakse, kuumutatakse aeglaselt kaitsvas atmosfääris umbes 1000 kraadini, võimaldades sideainel karboniseerida ja moodustada esialgse süsiniku skeleti. Kuid materjali jõudlus pole selles etapis veel kaugeltki optimaalne. Järgmisena järgneb kõige olulisem "grafitiseerimise" etapp: toorik saadetakse grafitiseerimisahju, mille temperatuur on kuni 2800{6}}3000 kraadi ja läbib pikaajalise kuumtöötluse inertses atmosfääris. Selle protsessi käigus saavad süsinikuaatomid ümberpaigutamiseks piisavalt energiat ja amorfne süsinik muundatakse lõpuks kõrgelt järjestatud kolme{8}dimensiooniliseks kuusnurkseks võre grafiitstruktuuriks. Pärast mehaanilist töötlemist ja puhastamist sünnib suure jõudlusega isostaatiline grafiidiplokk.
See ainulaadne protsess loob otseselt isostaatilise grafiidi asendamatud omadused:
1. Suurepärane isotroopia: see on selle kõige olulisem eelis. Selle füüsikalised omadused (nagu tugevus, soojusjuhtivus ja soojuspaisumise koefitsient) on peaaegu täielikult kooskõlas X-, Y- ja Z-suunas. See võimaldab tal ühtlaselt käituda kuumutamisel või pinge all, vältides deformatsiooni, pinge kontsentratsiooni või anisotroopiast põhjustatud pragunemist, mille tulemuseks on äärmiselt kõrge töökindlus.
2. Äärmiselt kõrge struktuurne ühtlus ja tihedus: sisepoorid on väikesed ja ühtlaselt jaotunud, mille tulemuseks on peen struktuur, mis annab materjalile suurema mehaanilise tugevuse, kulumiskindluse ja veekindluse.
3. Suurepärane soojuslöögikindlus: ülimadal ja ühtlane soojuspaisumise koefitsient koos hea soojusjuhtivusega võimaldab taluda drastilisi temperatuurimuutusi ilma kahjustusteta.
4. Kõrge puhtusaste ja töödeldavus: puhastusprotsesside abil saab selle tuhasisaldust vähendada äärmiselt madalale tasemele (miljoni osa), mis vastab pooljuhtide ja muude rakenduste rangetele puhtusnõuetele. Samal ajal säilitab see suurepärase töödeldavuse ja seda saab täpselt lõigata keerukateks kujunditeks.
Teatud mõttes on isostaatiline grafiit loodusliku grafiidi struktuuri "ümberkujundamine" ja "sublimatsioon" inimese leidlikkuse poolt. See pole enam lihtne kihiline materjal, vaid isostaatilise pressimise tehnoloogia abil "sepistatud" ühtlaste ja stabiilsete omadustega tehiskristall. See on sisemine ühtlus ja tugevus, mis võimaldab sellel toetada pooljuhtkiipide tootmist, fotogalvaaniliste monokristallide kasvu, kõrgtemperatuursete tuumareaktorite tööd ja atmosfääri taassisenevate kosmoseaparaatide tugevat kuumust. Isostaatilise grafiidi valmistamine pole mitte ainult suurepärane materjaliteaduse praktika, vaid ka kindel nurgakivi kaasaegsele tööstusele, et liikuda -täpsete ja tipptasemel{6}}väljade poole.
Rakendustööstus
Seotud tooted
Meie kohta
Näitus
KKK
