等靜壓石墨的特性及應(yīng)用

等靜壓石墨的特性及應(yīng)用

 等靜壓石墨是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型碳石墨材料。具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性能好、自潤滑性好、熱膨脹系數(shù)低、高溫強(qiáng)度好等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、電子、航天、核工業(yè)等高科技領(lǐng)域.

等靜壓石墨的等壓特性

碳和石墨制品的成型方法主要有三種：熱擠壓成型(如煉鋼用石墨電極)；鋁工業(yè)碳、電炭制品的成型(包括振動成型)；等靜壓成型。

雖然成型的方法不同，但成型的原理是一樣的。垂直于壓力面的方向不同于水平方向到壓力面的方向，稱為“各向異性”。這種“各向異性”對煉鋼石墨電極和電機(jī)電刷都是必不可少的。他們需要這種特質(zhì)。然而，在許多其他情況下，不需要“各向異性”，而需要“同向性”。結(jié)果，出現(xiàn)了等靜壓石墨。

等靜壓改性材料的單向(或雙向)壓縮是多向(全方位)壓縮，碳顆粒始終處于無序狀態(tài)(圖1，c)。因此，在最終產(chǎn)品中沒有或很少有性能差異。方向的性能比不大于1.1，人們稱它為“所有方向”。

容重均勻性

為了使碳石墨材料具有精細(xì)的結(jié)構(gòu)、致密的織構(gòu)和均勻的結(jié)構(gòu)，粉末壓制(而不是糊狀)是制備結(jié)構(gòu)精細(xì)、結(jié)構(gòu)致密、結(jié)構(gòu)均勻的碳石墨材料的必由之路。然而，成型法和等靜壓法僅用于粉末壓制。當(dāng)采用模壓時(shí)，無論是在一側(cè)還是在兩側(cè)，都會受到摩擦(碳顆粒之間和產(chǎn)品與模具之間)的影響，壓力傳遞會逐漸減少，導(dǎo)致體積密度不均勻。這種差異隨著產(chǎn)品高度的增加而增大。詳細(xì)信息如圖2所示。

這種毛坯整體密度不均勻，不僅會給今后的焙燒工藝帶來隱患，而且會導(dǎo)致毛坯加工成成品時(shí)的性能差異，這是非常有害的。當(dāng)采用等靜壓時(shí)，產(chǎn)品受力均勻，體積密度均勻，不受產(chǎn)品高度的限制。

等靜壓石墨的主要用途

多晶硅鑄錠爐直拉式單晶硅及加熱器的熱場

在Czochralski單晶硅的熱場中，約有坩堝、加熱器、電極、隔熱掩蔽板、種子夾持器、旋轉(zhuǎn)坩堝底座、各種圓形板、熱反射板等30種等靜壓石墨元件。其中，80%的等靜壓石墨被用來制造破碎機(jī)和加熱器。

在制作太陽能電池多晶硅晶片的過程中，首先要將多晶硅片熔化并澆鑄到多晶硅方坯中。鋼錠爐加熱器應(yīng)采用等靜壓石墨。

原子能工業(yè)

核裂變反應(yīng)堆(高溫氣冷堆)，石墨是中子的慢化劑和優(yōu)良的反射劑.

采用核聚變堆、導(dǎo)熱性好、機(jī)械強(qiáng)度高的石墨材料作為第一種表面等離子體壁材料。

放電加工電極

以石墨或銅為電極的放電加工廣泛應(yīng)用于金屬模具等加工領(lǐng)域。

有色金屬連鑄用石墨模具

等靜壓石墨材料具有良好的導(dǎo)熱、熱穩(wěn)定性、自潤滑、抗?jié)B透和化學(xué)慣性等性能，已成為模具制造中不可替代的材料。

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