Способ получения высокоплотного графита
Реферат
Использование: для изготовления искусственных высокоплотных графитов, предназначенных для использования в качестве конструкционных материалов в различных областях техники. Сущность изобретения: способ получения высокоплотного графита состоит в том, что измельченный углеродный материал (графитовая крошка, кокс, природный графит, резаное волокно и т.д.) подвергают прессованию, полученную заготовку помещают в обойму из углепластика и подвергают обжигу в атмосфере углеродсодержащего газа. Способ обеспечивает получение материала с высокими физико-механическими свойствами по простой технологии при низких временных и энергетических затратах.
Изобретение относится к области изготовления искусственного графита с высокой плотностью. Высокоплотный графит используется в качестве конструкционного материала в различных областях техники.
Известны способы получения высокоплотных графитов [1-2] включающие смешение двух видов углеродного материала углеродного порошка и связующего, формование заготовки, обжиг и графитизацию. Недостатки известных способов сложность технологического процесса, большая продолжительность, невысокие прочностные свойства полученного материала. Предлагаемый способ позволяет получать высокоплотный графит с высокими физико-механическими показателями по упрощенной технологии. Сущность изобретения состоит в том, что заготовку из углеродных материалов помещают в обойму из углепластика, подвергают обжигу в атмосфере углеродсодержащего газа и графитируют. В качестве углеродных материалов могут быть использованы графитовый порошок, измельченный кокс, природный графит, резаное углеродное волокно, различные виды пеков, смолы и т.д. Обойма из углепластика представляет собой цилиндр с толщиной стенки 1-2 мм, изготовленный из углеродного волокнистого наполнителя и полимерного связующего. При нагревании сборки (цилиндр с помещенной в него заготовкой) происходит карбонизация углепластика с образованием пористой оболочки, которая препятствует деформации помещенной вовнутрь заготовки. С другой стороны, эта пористая оболочка прозрачна для газов, проникающих в поры заготовок. Уплотнение заготовки предложенным способом не требует определенного режима нагрева, осуществляется без коксовой засыпки не требует определенных условий по установке обойм (контейнеров) в печь, определенного давления входа и выхода газов, сокращает продолжительность процесса от сотен до десятков часов. Предлагаемый способ позволяет получать графит с плотностью 1,8-2,0 г/см3 и прочностью на изгиб 500 кгс/см2. Предлагаемый процесс отличается простотой технологического и аппаратурного оформления, требует значительно меньше энергетических и временных затрат на изготовление изделий. П р и м е р 1. Углеродный порошок (графитовая крошка) с размером частиц 100 мкм прессуют под давлением 10 кгс/см2. В качестве связующего используют каменноугольный пек в количестве 20% от веса порошка. Полученную прессованную заготовку D 100 мм, h 160 мм помещают в обойму из углепластика, а затем в печь. Обжиг заготовки проводят в атмосфере метана при Т950оС в течение 24 ч. Скорость подачи метана 5 л/мин. После обжига заготовку подвергают графитизации при 2800оС в течение 1 ч. Полученный материал имеет плотность 1,90 г/см3 и изг= 500 кгс/см2. П р и м е р 2. Углеродный порошок (графитовая крошка) с размером частиц 100 мкм засыпают в обойму из углепластика D 100 мм, h 160 мм. Полученную заготовку помещают в печь и подвергают обжигу в атмосфере метана при 950оС в течение 24 ч при скорости подачи метана 5 л/мин. После обжига заготовку графитируют при 2800оС в течение 1 ч. Полученный материал имеет плотность 1,95 г/см3 и изг=500 кгс/см2. П р и м е р 3. Заготовку формуют и устанавливают в печь в обойме из углепластика, как в примере 1. Обжиг заготовки проводят при 900-950оС в атмосфере смеси углеводородов метан-пропан-толуол при концентрации 75, 20 и 5% соответственно при скорости подачи смеси 5 л/мин в течение 16 ч. После обжига заготовку подвергают графитизации при 2800оС в течение 1 ч. Полученный материал имеет плотность 1,9 г/см3, 500 кгс/см2. Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только снизить степень изменения физико-механических характеристик, но и достичь почти теоретических значений плотности графита, полученного по упрощенной технологии. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить конструкционный материал, обладающий высокими физико-механическими характеристиками, что обеспечит широкое использование его в различных областях техники.Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНОГО ГРАФИТА, включающий формование заготовки из углеродных материалов, обжиг в контейнере в атмосфере углеродсодержащего газа и графитизацию, отличающийся тем, что обжиг заготовки проводят в обойме из углепластика.