Производство пирографита ‒ материала с особыми свойствами

Производство пирографита
Производство пирографита
26 Сен 2016

Производство пирографита

Один из видов углеграфитовых материалов ‒ пиролитический графит ‒ занимает особое место в группе. Он отличается технологией изготовления, а также уникальными потребительскими свойствами. Производство пирографита ‒ один из приоритетов современной промышленности конструкционных материалов. Получение этого продукта в промышленных масштабах продиктовано потребностями таких отраслей, как атомная электроэнергетика, авиа- и ракетостроение, машиностроение, приборостроение, химическая, оборонная промышленность, изготовление полупроводников.

Получение пирографита

При изготовлении пирографита чаще всего используют технологию газофазного химического осаждения на разогретую графитовую или керамическую подложку химически чистого углерода, образующегося в процессе термического разложения углеводородных изделий. Процесс пиролиза проводят при постоянной температуре подложки в диапазоне 1000-2500°С и атмосферном или пониженном давлении. Изделие, получаемое в результате высокотемпературного осаждения углерода, характеризуется выраженной анизотропией свойств, может иметь различную плотность, механические, электро- и теплофизические характеристики.

Другой способ производства пирографита основан на технологии карбонизации углеродсодержащих продуктов в конденсированной фазе (пиролитическое разложение). Позволяет получать практически изотропные конструкционные изделия общего назначения. Из них изготавливают различные фасонные изделия, используемые в машиностроении, химической отрасли (пластины, кольца, уплотнения, антифрикционные конструкции).

Показатель

Значение

параллельно

перпендикулярно

Плотность, г/см3 (н.м.)

2,2

Прочность на сжатие, кг/см2 (средняя)

- при комнатной температуре

850

2000

- при 2000 оС

950

1970

Прочность на растяжение, кг/см2



- при комнатной температуре

220


- при 2800 оС

3640


Удельное электросопротивление, мкОм·см

- при комнатной температуре

430

0,6

- при 1700 оС

350

0,12

Особенности изделий

Пиролитический графит физически представляет собой углеродный материал класса поликристаллических переходных структур. Атомы углерода находятся в гексагональных матрицах различных размеров, которые по-разному ориентированы в пространстве. Чем выше степень их упорядочения, тем выше показатель анизотропии конструкционного материала. В свою очередь от этого также зависят такие характеристики пирографита, как плотность, механическая прочность, электрические и теплофизические свойства.

При изготовлении пирографита по технологии высокотемпературного осаждения из газовой фазы, свойства получаемого материала приближаются к монокристаллу графита:

  • высокая плотность, достигающая значения 2200 кг/м3 (у монокристалла - 2267 кг/м3);
  • однородность структуры, отсутствие пор;
  • выраженная анизотропия физических свойств (тепло- и электропроводность, механические характеристики).

Дополнительный нагрев заготовки до 3000°С приводит в процессе производства пирографита к упорядочению структуры (увеличению анизотропии), снижению внутреннего напряжения, устранению микротрещин и других скрытых дефектов, упрочнению материала.

Преимущества, применение

Уникальное сочетание различных технических свойств анизотропного пиролитического графита обусловило его широкое применение в высокотехнологичных отраслях. В частности, особо ценными считают такие его характеристики:

  1. Полная непроницаемость материала, его высокая жаростойкость (защитные пленки из пирографита).
  2. Высокая электро- и теплопроводность в осевом направлении (соизмерима с цветными металлами).
  3. Отменные теплоизоляционные свойства в перпендикулярном к основе направлении.
  4. Высокая прочность, эрозионная устойчивость, коррозионная стойкость.

Пластинчатые заготовки, пленочные покрытия из анизотропного пирографита используют при изготовлении ответственных узлов и деталей в ракетостроении, авиационной промышленности, химической отрасли, атомной энергетике ‒ там, где требуется сочетание уникальных физико-химических свойств этого конструкционного материала.



Возврат к списку


Заказать Справочник материалов