גרפיט הוא מינרל, שינוי גבישי יציב של פחמן. הוא שומר על תכונותיו המקוריות בתנאים סטנדרטיים. החומר עקשן, צפוף מספיק ובעל מוליכות חשמלית גבוהה. מתברר על ידי חימום אנתרציט ללא גישה לאוויר. הוא משמש בבתי יציקה, בייצור פלדה, כמו גם לשימון בייצור גלגול. אבל אזורים אלה אינם מכסים את כל תחומי השימוש.
תכונות בסיסיות
אם אתם מתעניינים בשאלה מהי הצפיפות של גרפיט, כדאי שתדעו שהפרמטר הזה הוא 2230 kg/m3. צורה אלוטרופית נוספת של פחמן היא יהלום, ולכן לפעמים משווים אליו גרפיט. זה האחרון בעל מאפיינים מוליכים חשמליים והוא פועל כחצי מתכת. נכס זה מצא את דרכו לתהליך ייצור האלקטרודות.
הצפיפות של גרפיט היא לא כל מה שאתה צריך לדעת אם אתה מעוניין במינרל זה. יש גם נכסים אחרים שכדאי לקחת בחשבון. לדוגמה, שינוי גבישי זה של פחמן אינו נמס, אלא מתינחשף לטמפרטורה של 3500 מעלות צלזיוס מתלקח. החומר עובר את הפאזה הנוזלית, עובר למצב גזי.
עם זאת, אם התנאים מספקים עלייה בלחץ של עד 90 MPa, כמו גם בטמפרטורה, אזי ניתן להשיג התכה. תגלית זו התגלתה תוך כדי לימוד תכונות היהלום כאשר ניסו לסנתז אותו. אבל לא ניתן היה להשיג את החומר הזה מגרפיט מותך.
סריג קריסטל
סריג הגביש של גרפיט מספק נוכחות של אטומי פחמן. יש לו מבנה שכבות. המרחק בין שכבות בודדות יכול להגיע ל-0.335 ננומטר. בסריג, אטומי פחמן נקשרים עם שלושה אטומי פחמן אחרים.
הסריג יכול להיות משושה ומעויין. בכל שכבה ממוקמים אטומי פחמן מול החלקים המרכזיים של המשושים. האחרונים נמצאים בשכבות סמוכות, ואז מיקום השכבות חוזר על עצמו, מה שקורה לאחר אחת.
ייצור גרפיט מלאכותי
גרפיט ותכונותיו הוא לא הדבר היחיד שכדאי לדעת אם אתה מעוניין במינרל זה. חשוב גם לשאול על ייצור זן מלאכותי. הוא שונה מחומר טבעי בכך שהסינתזה מייצרת חומר עם פרמטרים מוגדרים.
פסולת של קולה נפט וחול פחם משמשים בייצור. תערובת של אלמנטים עדינים נשרפת, ולאחר מכן מקורר במשך כ-5 שבועות. השפעת הטמפרטורה בשלב הראשון מלווה בהעד 1200 מעלות צלזיוס.
כדי להגביר את הצפיפות התיאורטית של גרפיט, חלקי עבודה מוספגים בחול. בשלב הסופי מתבצעת גרפיטיזציה, היא כוללת טיפול בחום של החומר בכבשן מיוחד, שבו הטמפרטורה מגיעה ל-3000 מעלות צלזיוס. במקרה זה, אפשר ליצור סריג קריסטל.
לגרפיט הזה יש מוליכות תרמית גבוהה ומוליכות חשמלית מעולה. האניזוטרופיה של המאפיינים טבועה במינרל המתקבל בשיחול. כיום משתמשים בטכנולוגיה חדשה יותר, הנקראת לחיצה איזוסטטית. זה מאפשר לייצר חומר בעל מקדם חיכוך נמוך. יש לו תכונות איזוטרופיות.
צפיפות הגרפיט (g/cm3), המתקבלת בתהליך האקסטרוזיה, מגיעה ל-2.23. אותו אינדיקטור לזן המגבש מחדש איזוסטטי, בהתאם למותג, יכול להגיע ל-5 גרם/ס"מ 3. חומר כזה משמש לייצור חלקים גדולים, שאורכם וקוטרם הם 1000 ו-500 מ"מ, בהתאמה, וכן לייצור חלקי יציקה ותבניות בעלות תכונות אנטי-חיכוך.
מותגים עיקריים
היום נעשה שימוש באפשרות לסינתזה עם גדלי גרגרים שונים. כתוצאה מכך, ניתן לסווג גרפיט ל:
- coarse;
- medium;
- fine-grained;
- עדין.
אלמנטים של הראשון מגיעים לקוטר של 3,000 מיקרון. אם אנחנו מדברים על זן גרגר בינוני, אז גודל הגרגר הוא 500מיקרומטר. ניתן להבחין בגרפיט עדין MPG בגודל גרגיר של עד 50 מיקרון. יש גם מינרל איזוטרופי עדין של המותג MIG-1, שחלקיקיו בגדלים של 30 עד 150 מיקרון. לגרפיט עדין וגרפיט איזוסטטי יש גרגירים בגודל של עד 30 מיקרון, הקוטר המינימלי שלהם הוא 1 מיקרון.
שימוש בגרפיט מלאכותי
אתה כבר יודע את הצפיפות של גרפיט. עם זאת, חשוב גם ללמוד את תחום השימוש בזן המלאכותי. זה מיושם בכל הענפים. אלקטרודות עשויות מגרעין גס. מבני עדין הולך לייצור מוצרים מעוצבים בעלי צורה מורכבת.
השימוש במינרל מלאכותי איפשר להגיע לדיוק גבוה בייצור חלקים. כיום מיוצר ציוד שעומד במלוא הסטנדרטים של המאה הזו.
מידע נוסף על צפיפות והתפשטות תרמית
בהתאם לתוסף, הצפיפות הגבוהה ביותר של גרפיט יכולה להיות 5g/cm3. הערך המינימלי הוא 2. הוא טבוע בגרפיט מגובש מחדש. לגבישים בודדים יש אנזוטרופיה גבוהה, זאת בשל המבנה של סריג הגביש. במישורים הבסיסיים, ההתפשטות התרמית שלילית עד 427 מעלות צלזיוס. זה מצביע על כך שהמינרל מתכווץ.
עם עליית הטמפרטורה, הערך המוחלט שלה יורד. ברמת הטמפרטורה שלמעלה, ההתפשטות התרמית חיובית. זהמכוון בניצב למישורים הבסיסיים. מקדם ההתפשטות הטמפרטורה כמעט בלתי תלוי בטמפרטורה ועולה על הערך ביותר מפי 20 בהשוואה למקדם המוחלט הממוצע עבור המישורים הבסיסיים.
מה עוד אתה צריך לדעת על עמידות
החוזק והצפיפות של הגרפיט משתנים עם עליית הטמפרטורה. עבור רוב הגרפיטים המלאכותיים, חוזק המתיחה עולה בפקטור של 2.5 עם עליית הטמפרטורה. הערך המרבי מגיע ל-2800 מעלות צלזיוס.
חוזק הלחיצה גדל פי 1.6 כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-2,200 מעלות צלזיוס. מודולי הגזירה והגמישות גדלים פי 1.6 כאשר הטמפרטורה מגיעה ל-1,600 מעלות צלזיוס.
לסיכום
הצורה מגדירה את זני הגרפיט, שיכולים להיות: למלרי, מתקלף וכדורי. פתית נקרא גם חישול פחמן. גרפיט הוא גם מרכיב מיקרו-מבני של ברזל רקיע אפור וגמיש וברזל יצוק גרפיט דחוס. במקרה זה, הוא מורכב מפחמן וקובע את התכונות הספציפיות של ברזל יצוק.
חומר זה שימש ליצירת כתובות וציורים לפני כ-4,000 שנה. שמו בא מהמילה "כתוב". המרבצים נמצאים במקום שבו נחשפו מרבצי ביטומן ופחם קשה לטמפרטורות גבוהות.
