Kaip pasidaryti izostatinį grafitą?
Aukštos{0}}temperatūrų pramonės, puslaidininkių gamybos ir branduolinės energijos srityse yra svarbi medžiaga, vadinama „juoduoju auksu“-izostatiniu grafitu. Jis ne tik pasižymi tradiciniais grafito pranašumais, tokiais kaip atsparumas aukštai temperatūrai ir puikus elektros bei šilumos laidumas, bet ir pasižymi puikiu našumu dėl unikalios izotropinės struktūros, todėl jis yra nepakeičiamas daugelio pažangiausių technologijų{3}. Visa tai kyla dėl tikslaus gamybos proceso.
Izostatinio grafito gamybos pagrindas yra "izostatinio presavimo" formavimo technologija. Procesas prasideda nuo kruopščiai atrinktų žaliavų: paprastai kaip užpildas naudojamas smulkiagrūdis aukštos-kokybės naftos koksas arba pikio koksas, o kaip rišiklis – akmens anglių deguto pikis. Šios medžiagos sumalamos į miltelius, sumaišomos ir dedamos į specialią elastingą formą. Užsandarinus, forma dedama į aukšto slėgio indą, pripildytą skystos terpės. Vėliau sistema taiko itin-aukštą slėgį, viršijantį 100 MPa. Kadangi skysta terpė tolygiai perduoda slėgį kiekvienam formos paviršiui, ruošinio dalelės suspaudžiamos, perstatomos ir sutankinamos vienodai visomis kryptimis. Ši vienoda įtempių aplinka yra labai svarbi norint sulaužyti kryptingą dalelių, esančių įprastame lietame arba ekstruziniame grafite, išsidėstymą, taip padėdamas fizinį jo izotropijos pagrindą.
Tada suformuotas žalias korpusas yra ilgai ir kruopščiai termiškai apdorojamas. Pirmiausia jis kepamas, lėtai kaitinamas iki maždaug 1000 laipsnių apsauginėje atmosferoje, leidžiantis rišikliui karbonizuotis ir suformuoti pradinį anglies karkasą. Tačiau medžiagos našumas šiame etape dar toli gražu nėra optimalus. Kitas yra svarbiausias „grafitinimo“ etapas: ruošinys siunčiamas į grafitinimo krosnį, kurio temperatūra siekia net 2800{6}}3000 laipsnių, ir ilgą laiką termiškai apdorojama inertinėje atmosferoje. Šio proceso metu anglies atomai įgyja pakankamai energijos, kad galėtų persitvarkyti, o amorfinė anglis galiausiai paverčiama labai tvarkinga trijų -matmenų šešiakampe gardelės grafito struktūra. Po mechaninio apdorojimo ir gryninimo gimsta didelio našumo izostatinis grafito blokas.
Šis unikalus procesas tiesiogiai sukuria nepakeičiamas izostatinio grafito savybes:
1. Puiki izotropija: tai yra pagrindinis jos pranašumas. Jo fizinės savybės (tokios kaip stiprumas, šilumos laidumas ir šiluminio plėtimosi koeficientas) beveik visiškai atitinka X, Y ir Z kryptis. Tai leidžia tolygiai elgtis kaitinant arba veikiant įtempiams, išvengiant deformacijos, įtempių koncentracijos ar įtrūkimų, atsirandančių dėl anizotropijos, o tai užtikrina itin didelį patikimumą.
2. Itin didelis struktūrinis vienodumas ir tankis: vidinės poros yra mažos ir tolygiai paskirstytos, todėl susidaro smulki struktūra, kuri suteikia medžiagai didesnį mechaninį stiprumą, atsparumą dilimui ir nepralaidumą.
3. Puikus atsparumas šiluminiam smūgiui: itin mažas ir vienodas šiluminio plėtimosi koeficientas kartu su geru šilumos laidumu leidžia atlaikyti drastiškus temperatūros pokyčius nepažeidžiant.
4. Didelis grynumas ir apdirbamumas: atliekant gryninimo procesus, pelenų kiekis jame gali būti sumažintas iki itin žemo lygio (milijoninių dalių), atitinkantis griežtus puslaidininkiams ir kitoms reikmėms taikomus grynumo reikalavimus. Tuo pačiu metu jis išlaiko puikų apdirbamumą ir gali būti tiksliai supjaustytas į sudėtingas formas.
Tam tikra prasme izostatinis grafitas yra natūralios grafito struktūros „pertvarkymas“ ir „sublimavimas“ žmogaus išradingumo dėka. Tai jau ne paprasta sluoksniuota medžiaga, o dirbtinis kristalas, pasižymintis vienodomis ir stabiliomis savybėmis, „sukaldytas“ izostatinio presavimo technologija. Būtent šis vidinis vienodumas ir stiprumas leidžia palaikyti puslaidininkinių lustų gamybą, fotovoltinių pavienių kristalų augimą, aukštos temperatūros branduolinių reaktorių veikimą ir intensyvius į atmosferą patekusių erdvėlaivių karščio iššūkius. Izostatinio grafito paruošimas yra ne tik puiki medžiagų mokslo praktika, bet ir tvirtas kertinis akmuo šiuolaikinei pramonei siekiant didelio-tikslumo ir pažangiausių{6}}laukų.
Taikymo pramonė
Susiję produktai
Apie mus
Paroda
DUK
