Grafit je minerál, stabilná kryštalická modifikácia uhlíka. Za štandardných podmienok si zachováva svoje pôvodné vlastnosti. Materiál je žiaruvzdorný, dostatočne hustý a má vysokú elektrickú vodivosť. Ukazuje sa to zahrievaním antracitu bez prístupu vzduchu. Používa sa v zlievarňach, pri výrobe ocele, ako aj na mazanie pri výrobe valcovania. Tieto oblasti však nepokrývajú všetky oblasti použitia.
Základné funkcie
Ak vás zaujíma otázka, aká je hustota grafitu, mali by ste vedieť, že tento parameter je 2230 kg/m3. Ďalšou alotropnou formou uhlíka je diamant, preto sa k nemu niekedy prirovnáva grafit. Ten má elektricky vodivé vlastnosti a pôsobí ako polokov. Táto vlastnosť si našla cestu do procesu výroby elektród.
Hustota grafitu nie je všetko, čo potrebujete vedieť, ak máte záujem o tento minerál. Je potrebné zvážiť aj ďalšie vlastnosti. Napríklad táto kryštalická modifikácia uhlíka sa neroztopí, ale keďvystavený teplote 3500 °C sa zapáli. Materiál prechádza kvapalnou fázou a prechádza do plynného stavu.
Ak však podmienky umožňujú zvýšenie tlaku až na 90 MPa, ako aj teploty, potom je možné dosiahnuť tavenie. Tento objav bol urobený pri štúdiu vlastností diamantu, keď sa ho pokúšali syntetizovať. Tento materiál však nebolo možné získať z roztaveného grafitu.
Kryštálová mriežka
Kryštálová mriežka grafitu zabezpečuje prítomnosť atómov uhlíka. Má vrstvenú štruktúru. Vzdialenosť medzi jednotlivými vrstvami môže dosiahnuť 0,335 nm. V mriežke sa atómy uhlíka viažu s tromi ďalšími atómami uhlíka.
Mreža môže byť šesťuholníková a romboedrická. V každej vrstve sú atómy uhlíka umiestnené oproti centrálnym častiam šesťuholníkov. Posledné sú v susedných vrstvách, potom sa poloha vrstiev opakuje, čo sa stane po jednej.
Výroba umelého grafitu
Grafit a jeho vlastnosti nie je to jediné, čo by ste mali vedieť, ak vás tento minerál zaujal. Dôležité je opýtať sa aj na výrobu umelej odrody. Od prírodného materiálu sa líši tým, že syntézou vzniká látka so špecifikovanými parametrami.
Pri výrobe sa používa odpad z ropného koksu a uhoľného piesku. Zmes jemnozrnných prvkov sa vypáli a potom sa chladí asi 5 týždňov. Vplyv teploty v prvej fáze je sprevádzaný jejdo 1200 °C.
Na zvýšenie teoretickej hustoty grafitu sú obrobky impregnované pieskom. V záverečnej fáze prebieha grafitizácia, ide o tepelné spracovanie materiálu v špeciálnej peci, kde teplota dosahuje 3000 °C. V tomto prípade je možné vytvoriť kryštálovú mriežku.
Tento grafit má vysokú tepelnú vodivosť a vynikajúcu elektrickú vodivosť. Anizotropia vlastností je vlastná minerálu získanému extrúziou. Dnes sa používa novšia technológia, ktorá sa nazýva izostatické lisovanie. To umožňuje vyrábať materiál, ktorý má nízky koeficient trenia. Má izotropné vlastnosti.
Hustota grafitu (g/cm3), ktorý sa získava počas procesu extrúzie, dosahuje 2,23. Rovnaký ukazovateľ pre izostatickú rekryštalizovanú odrodu môže v závislosti od značky dosiahnuť 5 g/cm 3. Takýto materiál sa používa na výrobu veľkých polotovarov, ktorých dĺžka a priemer je 1000 a 500 mm, ako aj na výrobu odliatkov a foriem, ktoré majú vlastnosti proti treniu.
Hlavné značky
Dnes sa využíva možnosť syntézy s rôznou veľkosťou zŕn. V dôsledku toho možno grafit klasifikovať do:
- coarse;
- medium;
- fine-grained;
- jemnozrnné.
Prvky prvého dosahujú priemer 3 000 mikrónov. Ak hovoríme o stredne zrnitej odrode, potom je veľkosť zrna 500um. Rozlišuje sa jemnozrnný grafitový MPG s veľkosťou zŕn do 50 mikrónov. Existuje aj jemnozrnný izotropný minerál značky MIG-1, ktorého častice majú veľkosť od 30 do 150 mikrónov. Jemnozrnný grafit a izostatický grafit majú zrná až do veľkosti 30 mikrónov, ich minimálny priemer je 1 mikrón.
Používanie umelého grafitu
Hustotu grafitu už poznáte. Je však tiež dôležité študovať oblasť použitia umelej odrody. Aplikuje sa vo všetkých odvetviach. Elektródy sú vyrobené z hrubozrnného materiálu. Jemnozrnná štruktúra slúži na výrobu tvarovaných výrobkov, ktoré majú zložitý tvar.
Použitie umelého minerálu umožnilo dosiahnuť vysokú presnosť pri výrobe dielov. Dnes sa vyrábajú zariadenia, ktoré plne zodpovedajú štandardom tohto storočia.
Ďalšie informácie o hustote a tepelnej rozťažnosti
V závislosti od aditíva môže byť najvyššia hustota grafitu 5g/cm3. Minimálna hodnota je 2. Je súčasťou rekryštalizovaného grafitu. Monokryštály majú vysokú anizotropiu, je to spôsobené štruktúrou kryštálovej mriežky. V bazálnych rovinách je tepelná rozťažnosť negatívna až do 427 °C. To naznačuje, že minerál sa zmenšuje.
S rastúcou teplotou sa jej absolútna hodnota znižuje. Pri vyššie uvedenej teplotnej úrovni je tepelná rozťažnosť pozitívna. tosmerované kolmo na bazálne roviny. Teplotný koeficient rozťažnosti je takmer nezávislý od teploty a prekračuje hodnotu viac ako 20-krát v porovnaní s priemerným absolútnym koeficientom pre základné roviny.
Čo ešte potrebujete vedieť o odolnosti
Sila a hustota grafitu sa mení so zvyšujúcou sa teplotou. Pre väčšinu umelých grafitov sa pevnosť v ťahu zvyšuje o faktor 2,5 so zvyšujúcou sa teplotou. Maximálna hodnota dosahuje pri 2800 °C.
Pevnosť v tlaku sa zvýši 1,6-krát, keď teplota dosiahne 2 200 °C. Moduly šmyku a pružnosti sa zvýšia 1,6-krát, keď teplota dosiahne 1 600 °C.
Na záver
Tvar definuje odrody grafitu, ktoré môžu byť: lamelárne, vločkovité a guľovité. Vločka sa tiež nazýva uhlíkové žíhanie. Grafit je tiež mikroštrukturálnou zložkou kujnej, sivej tvárnej liatiny a zhutnenej grafitovej liatiny. V tomto prípade je zložená z uhlíka a určuje špecifické vlastnosti liatiny.
Tento materiál bol použitý na vytváranie nápisov a kresieb asi pred 4000 rokmi. Jeho názov pochádza zo slova „písať“. Ložiská sa nachádzajú tam, kde boli ložiská bitúmenu a čierneho uhlia vystavené vysokým teplotám.
