等静压石墨的特性及应用(yòng)

等静压石墨是上世纪 60 年代发展起来的一种新(xīn)型炭石墨材料，具有(yǒu)耐高温、耐腐蚀、高强度、電(diàn)导率和热导率良好、自润滑性、热膨胀系数低以及高温状态下仍保持良好的强度等性能(néng)，被广泛应用(yòng)于机械、化工、電(diàn)子、航空航天和核工业等高科(kē)技领域。

等静压石墨的特性：各向同性

炭石墨制品的成型方法 ,主要有(yǒu)三种 ,即: 热挤压成型 ,如生产炼钢用(yòng)石墨電(diàn)极;模压成型 (包括震动成型 )及用(yòng)于铝业炭素和電(diàn)炭制品;等静压成型。

尽管成型的方法不同 ,但其成型的原理(lǐ)是相同的。垂直于压力面的方向与水平于压力面的方向性能(néng)不同 ,人们称其為(wèi): “各向异性”。这种“各向异性”对炼钢用(yòng)石墨電(diàn)极、電(diàn)机用(yòng)電(diàn)刷来说 ,是有(yǒu)益 ,是不可(kě)缺少的。他(tā)们需要这种特征。而另外许多(duō)使用(yòng)的场合 ,却不需要“各向异性” ,而需要“各向同性”。 于是出现了等静压石墨。

等静压成型改物(wù)料的单方向 (或双方向 )受压為(wèi)多(duō)方向 (全方位 )受压 ,炭素颗粒始终处于无序状态(如图 1, c)所示。 从而使最终产品没有(yǒu)或很(hěn)少有(yǒu)性能(néng)上的差异。方向上的性能(néng)比不大于 1. 1。人们称其為(wèi): “各向同性”。

體(tǐ)积密度的均一性

為(wèi)制造细结构 ,质地致密 ,组织均匀的炭石墨材料 ,采用(yòng)粉末压制 (而非糊料 )是唯一的方法。而用(yòng)粉末压制只有(yǒu)采用(yòng)模压方法和等静压方法。在采用(yòng)模压成型时 ,无论是单面压制或双面压制 ,受摩擦力 (炭质颗粒间和制品与模具间 )的影响 ,压力的传递将逐渐降低 ,从而造成體(tǐ)积密度的不均匀。这种差异 ,随制品的高度增加而加大。具體(tǐ)情况如图2所示。

这种毛坯整體(tǐ)上的密度不均匀 ,不仅為(wèi)以后工序—— 焙烧带来隐患 ,亦将造成将毛坯加工成品部件时 ,带来单个产品的性能(néng)差异 ,是十分(fēn)有(yǒu)害的。采用(yòng)等静压机成型时 ,产品各方位受力均匀 ,體(tǐ)积密度比较均一 ,且不受产品高度的限制。

等静压石墨的主要用(yòng)途

直拉单晶硅热场和多(duō)晶硅铸锭炉用(yòng)加热器

在直拉单晶硅热场中，等静压石墨部件有(yǒu)坩埚、加热器、電(diàn)极、隔热遮蔽板、籽晶夹持器、旋转坩埚用(yòng)的底座、各种圆板、热反射板等约 30 种。其中，80%的等静压石墨用(yòng)于制造坩埚和加热器等。

在太阳能(néng)電(diàn)池多(duō)晶硅片的制造过程中，首先要将多(duō)晶硅碎块熔铸成多(duō)晶硅方锭。其中铸锭炉的加热器需要用(yòng)等静压石墨来制作。

原子能(néng)工业

核裂变堆( 高温气冷堆)，石墨是中子的慢化剂和优良的反射剂。

核聚变反应堆，导热性好、机械强度高的石墨材料被用(yòng)做面对等离子體(tǐ)的第一壁材料。

放電(diàn)加工電(diàn)极

主要以石墨或铜為(wèi)電(diàn)极的放電(diàn)加工被广泛用(yòng)于金属模具等加工领域。

有(yǒu)色金属连铸用(yòng)石墨结晶器

由于等静压石墨材料在热传导、热稳定、自润滑、抗浸润及化學(xué)惰性等方面具有(yǒu)良好的性能(néng)，使之成為(wèi)制作结晶器不可(kě)替代的材料。

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