用于原子能工业和国防工业:石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中,铀一石墨反应堆是应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点,稳定,耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应X过几十个PPM。特别是其中硼含量应少于0.5PPM。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的石墨喷嘴,石墨鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料。石墨炉原子吸收光谱法是一种运用有石墨涂层的的熔炉,使样本蒸发的光谱测定法。简而言之,这项技术是基于这样一个事实,即自由原子可以吸收一定频率的光和带有特殊利益元素的波长。在一定范围内,被吸收的光波可以直接与所要分析的的物体联系起来。许多元素的自由原子可以用高温从样本中提取。在石墨炉原子吸收光谱法中,样本储存在有石墨或热解碳涂层的小石墨立方体中,这个立方体将来可以通过加热来使样本蒸发和分解过程。我们可以根据已知的浓度来校正仪器,从而通过工作曲线来决定浓缩程度。和原子吸附相比,石墨炉主要有有以下X势:对于许多元素来说,石墨炉探测范围可达十亿分之一;采用改良型设备,阻碍降至小;通过原子吸收大量基质,石墨炉可以探测绝大多数已知元素。 石墨具有较高的散射截面和极低的热中子吸收截面,较高的散射截面用以慢化中子,低的吸收截面防止中子被吸收,使得核反应堆能够利用少量燃料达到临界或正常运行。石墨是耐高温材料,它的三相点,15MPa时为4024℃,因此不能采用熔化、铸造、锻造等热加工方法制造而只能采用类似粉末冶金的方法。它不像金属那样强度随温度而下降,而是略有增加,在2000℃以下应用,不会出现问题。石墨有良好的导热性能,在堆内可以X地降低温度梯度,不致产生太大的热应力。石墨化学性质非常稳定。除了高温下的氧化、水蒸气外,可以耐酸、碱、盐的腐蚀,因而可以用作熔盐核反应堆和铀铋核反应堆的堆芯构件。石墨抗辐照性能极好,能长期在堆内服役30~40年。石墨可加工性好,可以加工成各种形状的构件。石墨原料丰富,价格便宜,容易制成纯度高、强度大、不同密度要求的各种核石墨,但石墨也有缺点,它是各向异性晶体结构,成层状分布,原子密集于a、b晶面,同层原子X近距离为0.141nm,相互为共价结合,具有较强的结合力;而层距离为0.335nm,层间结合力为范德瓦尔力,结合力较弱。这种各向异性在石墨的物理、强度、辐照等行为中都会强烈地表现出来。
稳定和合理的价格石墨材料价格只需要同等体积的铜电极的15%。目前石墨已成为EDM应用的热门材料,相较之下石墨材料的成本更低,更稳定。切削加工更为容易石墨具有X异的机械加工性能。机械加工速度的石墨电极比铜电极多2-3倍。同时,石墨加工完不需要担心毛刺问题。热膨胀系数低铜的熔点是1080℃,而石墨是3650℃石墨的 CTE只有铜1/30。它是即使在X高温的情况下性能也非常稳定。即便在铂电极的加工中,石墨电极也有明显的X势。重量轻,密度低为石墨的密度通常为1.7-1.9g/cm3的(铜为石墨的4-5倍)。与铜电极相比,石墨电极将在此过程中减少机械负载。它更适合应用大型模具。良好的切削加工与金属材料相比,石墨的体积设计为低。它具有X异的机械加工性能。X强的粘接效果碎石墨可通过粘合剂被粘合,这节省了时间和材料成本。X秀的电阻率电阻率(ER)确定到的电流的流动的材料的电阻。较低的电阻率,这意味着更好的导电性。
石墨的用途由于石墨具有许多X良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。1.做耐火材料石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖,坩埚,连续铸造粉,铸模芯,铸模洗涤剂和耐高温材料. 坩埚及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩埚及其有关制品,例如坩埚、曲颈瓶、塞头和喷嘴等,具有高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲刷时亦稳定,高温下良好的热震稳定性和X良的热传导性,所以石墨坩埚及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中. 2.炼钢石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围很广,包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。3.作导电材料石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用X广,在冶炼各种合金钢、铁合金时,使用石墨电极,这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生电弧,使电能转化为热能,温度升到2000度左右,从而达到熔炼或反应的目的。此外,在电解金属镁、铝、钠时,电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料。4.作耐磨和润滑材料石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以在-200---2000温度并在很高的滑动速度下不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承,它们运转时,勿需加入润滑油,石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。
石墨块的主要用途:1.用于碳化硅炉,石墨化炉等冶金炉,电阻炉做炉衬,隔热材料,导电材料以及不透性石墨热交换器。2.制作各种模具,如:热压模具,静态铸造模具、离心铸造模具、压铸件模具、熔铸耐火材料模具等。3.金属电解阴极,阳极材料。
石墨电极和铜电极相比的X越性石墨电极的X点是加工较容易,EDM(电火花)时金属去除率高,以及石墨损耗小。故此,越来越多的模具厂放弃使用铜电极而改用石墨电极。那么,石墨到底有哪些X势呢?1.石墨的比重是铜的1/5,同等体积石墨的重量相对铜要轻5倍。铜制作成的大型电极由于太重,在长期电火花时对EDM机床主轴精度非常不利。而石墨则不会,而且搬运也非常安全! 2.石墨可以有很高的加工速度,一般石墨的加工速度较普通金属快35倍。而且选择硬度合适的刀具和石墨,可减少刀具的磨损和电极的损耗。3.石墨成型容易且不会变形,有些形状的电极用铜不易制作而用石墨能轻易达到。如:薄片电极,铜在机加工和EDM时容易变形,而石墨却能很容易的达到,且石墨在EDM时可以用较大的电流和加工速度,不用担心因温度过高产生变形而使工件受到损坏。4.石墨的修整和抛光,一般情况下石墨在加工完成后不需要进行抛光处理。这也减少了电极在成型后的精度误差和缩短了生产周期。5.石墨的EDM(电火花)速度快而损耗小。因为铜的熔点是1083℃,而EDM时的温度在1100℃,铜电极在EDM后相对容易消耗和磨损。而石墨在3550℃才会出现升华,只要配合好合理的加工参数,石墨电极可以做到理论意义上的零损耗。从而避免了电极重复加工的次数。6.在电极的设计和编程方面,石墨电极的设计也不同。许多模具厂通常在铜电极的粗加工和精加工有不同的预留量,而石墨电极则可以使用相同的预留量,这减少了CAD/CAM的工作量和机器加工的次数。单是这个原因就足以缩短模具的设计和加工周期,而且也减少加工中了出错的概率。