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天然石墨和人造石墨有什么区别?

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1.石墨的分类和特性;
1.1天然石墨。
天然石墨是自然界的结晶,是富碳有机物在高温高压地质环境的长期作用下转化形成的。天然石墨的工艺特性主要取决于其结晶形态。不同晶型的矿物有不同的工业价值和用途。天然石墨有很多种。天然石墨按晶体形态不同,工业上可分为三种:密晶石墨、鳞片石墨和隐晶石墨。我国主要有鳞片石墨和隐晶石墨两种。
1.2人造石墨。
人造石墨在结晶学上类似多晶体。人造石墨种类繁多,生产工艺千差万别。广义上讲,所有有机物碳化、高温石墨化得到的石墨材料,都可以统称为人造石墨,如碳(石墨)纤维、热解碳(石墨)、泡沫石墨等。狭义的人造石墨通常指块状固体材料,如石墨电极、热等静压石墨等,是用低杂质含量的碳素原料(石油焦、沥青焦等)经混合、捏合、成型、碳化(工业上称为焙烧)和石墨化制成的。)为骨料,煤沥青为粘结剂。
2.天然石墨和人造石墨的区别和联系。
鉴于上述天然石墨通常为窄人造石墨,仅分析讨论天然石墨与窄人造石墨的区别与联系。
2.1晶体结构。
天然石墨:晶体发育完善,鳞片石墨的石墨化度在98%以上,而天然微晶石墨的石墨化度通常在93%以下。
人造石墨:晶体发育程度取决于原料和热处理温度。一般来说,热处理温度越高,石墨化程度越高。目前工业上生产的人造石墨的石墨化程度通常低于90%。
2.2组织结构。
天然鳞片石墨:为单晶,结构简单,只有结晶缺陷(如点缺陷、位错、堆垛层错等)。),在宏观层面表现出各向异性特征。天然微晶石墨颗粒小,排列无序,除杂后有孔,宏观上呈现各向同性。
人造石墨:可视为一种多相材料,包括石油焦或沥青焦等碳颗粒转化的石墨相、颗粒周围包覆的煤沥青粘结剂转化的石墨相、颗粒堆积形成的孔隙或热处理后的煤沥青粘结剂等。
2.3物理形态。
天然石墨:通常以粉末形式存在,可以单独使用,但通常与其他材料复合后使用。
人造石墨:有很多种形式,包括粉末、纤维和块状。狭义的人造石墨通常是块状的,需要加工成一定的形状。
2.4物理和化学性质。
就物理化学性质而言,天然石墨和人造石墨在性质上既有相似之处,也有不同之处。比如天然石墨和人造石墨是热和电的良导体,但对于相同纯度和粒径的石墨粉,天然鳞片石墨传热和导电性能最好,其次是天然微晶石墨,人造石墨最低。石墨具有更好的润滑性和可塑性。天然鳞片石墨晶体发育较好,摩擦系数较小,润滑性和塑性最好,其次是致密结晶石墨和隐晶石墨,人造石墨较差。
3.天然石墨和人造石墨的应用领域。
石墨具有许多优异的性能,因此被广泛应用于冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门。天然石墨和人造石墨的应用领域既有重叠部分,又有差异。
3.1冶金行业。
在冶金工业中,天然鳞片石墨具有良好的抗氧化性,可用于生产镁碳砖、铝碳砖等耐火材料。人造石墨可以用作炼钢电极,而天然石墨制成的电极很难用于使用条件苛刻的炼钢电炉。
3.2机械行业。
在机械工业中,石墨加工石墨材料通常用作耐磨和润滑材料。天然鳞片石墨具有良好的润滑性,常被用作润滑油的添加剂。人工石墨制成的活塞环、密封圈和轴承广泛应用于输送腐蚀性介质的设备中,运行时不需要润滑油。天然石墨和高分子树脂的复合材料也可用于上述领域,但其耐磨性不如人造石墨。
3.3化学工业。
人造石墨具有耐腐蚀、导热性好、渗透性低等特点,广泛应用于化工行业制造换热器、反应罐、吸收塔、过滤器等设备。天然石墨和高分子树脂复合材料也可用于上述领域,但其导热性能和耐腐蚀性能不如人造石墨。
 

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