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碳素材料的应用及发展趋势

发表时间:2017-03-30

炭素是以高纯度优质无烟煤,经过深加工改变煤的一些性质得出的,原子C,炭素制品按产品用途分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类等等。俗称炭砖或电炉块,主要用于冶金行业:有色金属和无色金属的冶炼以及电石、磷化工企业!炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等炭素制品按原料和生产工艺不同,可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小,又可分为多灰制品和少灰制品(含灰分低于l%)。 炭素新材料是指用于高技术领域的碳和石墨材料,主要用于航空、航天、核能、风能、硬质材料制造、电子、医疗、建筑、环保等行业。因此21世纪被称为“碳世纪”。
       目前已经形成规模应用的炭素新材料主要有各种特种石墨、碳纤维、碳复合材料等。 1导电材料 用电弧炉或矿热电炉冶炼各种合金钢、铁合金或生产电石(碳化钙)、黄磷时,强大的电流通过炭电极(或连续自焙电极-即电极糊)或石墨化电极导入电炉的熔炼区产生电弧,使电能转化成热能,温度升高到2000℃左右,从而达到冶炼或反应的要求。金属镁、铝、钠一般用熔盐电解制取,这时电解槽的阳极导电材料都是采用石墨化电极或连续自焙电极(阳极糊、有时用预焙阳极)。熔盐电解的温度一般在1000℃以下。生产烧碱(氢氧化钠)和氯气的食盐溶液电解槽的阳极导电材料,一般都用石墨化阳极。生产金刚砂(碳化硅)使用的电阻炉的炉头导电材料,也使用石墨化电极。
       除上述用途外,炭和石墨制品作为导电材料广泛用于电机制造工业作为滑环和电刷,以及用作干电池中的炭棒或产生弧光用的弧光炭棒,水银整流器中的阳极等。 2耐火材料 由于炭素制品能耐高温和有较好的高温强度及耐腐蚀性,所以很多冶金炉内衬可用炭块砌筑,如高炉的炉底、炉缸和炉腹,铁合金炉和电石炉的内衬,铝电解槽的底部及侧部。许多贵重金属和稀有金属冶炼用的坩埚、熔化石英玻璃等所用的石墨坩埚,也都是用石墨化坯料加工制成的。 3耐腐蚀的结构材料 经过有机树脂或无机树脂浸渍过的石墨材料,具有耐腐蚀性好、导热性好、渗透率低等特点,这种浸渍石墨又称为不透性石墨。它大量应用于制作各种热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备,广泛应用于石油炼制、石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维,造纸等工业部门,可节省大量的不锈钢等金属材料。 4耐磨和润滑材料 炭素材料除具有化学稳定性高的特性外,还有较好的润滑性能。在高速、高温、高压的条件下,用润滑油来改善滑动部件的耐磨性往往是不可能的。石墨耐磨材料可以在-200℃到2000℃温度下的腐蚀性介质中并在很高的滑动速度下(可达100m/s)不用润滑油而工作。因此,许多输送腐蚀性介质的压缩机和泵广泛采用石墨材料制成的活塞环。

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