Плотность природного графита кг м3

Какая плотность графита? Графит: свойства, плотность

Графит представляет собой минерал, устойчивую кристаллическую модификацию углерода. Она сохраняет свои первоначальные свойства при стандартных условиях. Материал является огнеупорным, достаточно плотным и обладает высокой электропроводностью. Получается он нагреванием антрацита без доступа воздуха. Используется в литейном производстве, при изготовлении стали, а также для смазки при прокатном производстве. Но эти сферы не охватывают всех областей использования.

Основные свойства

Если вас заинтересовал вопрос о том, какова плотность графита, вы должны знать, что этот параметр составляет 2230 кг/м 3 . Еще одной аллотропной формой углерода является алмаз, поэтому графит иногда сравнивают с ним. Последний обладает электропроводными характеристиками и выступает в качестве полуметалла. Это свойство нашло свое применение в процессе производства электродов.

Плотность графита – это не все, что следует знать, если вас заинтересовал этот минерал. Необходимо поинтересоваться еще и другими свойствами. Например, эта кристаллическая модификация углерода не плавится, а при воздействии температуры в 3500 °C возгорается. Жидкую фазу материал минует, переходя в газообразное состояние.

Однако если условия будут предусматривать повышение давления до 90 МПА, а также температуры, то можно добиться расплавления. Это открытие было сделано при изучении свойств алмаза, когда его пытались синтезировать. Но получить этот материал из расплавленного графита не удалось.

Кристаллическая решетка

Кристаллическая решетка графита предусматривает наличие атомов углерода. Ей присуща слоистая структура. Расстояние между отдельными слоями может достигать 0,335 нм. В решетке атомы углерода связываются с тремя другими атомами углерода.

Решетка может быть гексагональной и ромбоэдрической. В каждом слое атомы углерода располагаются напротив центральных частей шестиугольников. Последние находятся в соседних слоях, затем положение слоев повторяется, что происходит через один.

Производство искусственного графита

Графит и его свойства – это не единственное, что вам следует знать, если вас заинтересовал этот минерал. Важно поинтересоваться еще и производством искусственной разновидности. Она отличается от натурального материала тем, что при синтезе получается вещество с заданными параметрами.

В производство идут отходы нефтяного кокса и каменноугольного песка. Смесь мелкофракционных элементов обжигается, а после охлаждается около 5 недель. Воздействие температуры на первом этапе сопровождается ее повышением до 1200 °C.

Для увеличения теоретической плотности графита заготовки пропитываются песком. На заключительном этапе происходит графитация, она предусматривает термическую обработку материала в специальной печи, где температура достигает 3000 °C. При этом удается сформировать кристаллическую решетку.

Такой графит имеет высокую теплопроводность и отличную электропроводность. Анизотропность свойств присуща минералу, полученному методом экструзии. Сегодня используется и более новая технология, которая называется изостатическим прессованием. Это позволяет изготовить материал, у которого низкий коэффициент трения. Он обладает изотропными свойствами.

Плотность графита (г/см3), который получается в процессе экструзии, достигает 2,23. Этот же показатель для изостатической рекристаллизованной разновидности в зависимости от марки может достигать 5 г/см 3 . Такой материал идет на изготовление крупногабаритных заготовок, длина и диаметр которых составляют 1000 и 500 мм соответственно, а также для производства литейных деталей и форм, которые обладают антифрикционными свойствами.

Основные марки

На сегодняшний день используется возможность синтеза с разной величиной зерна. В итоге графит можно классифицировать на:

Элементы первого достигают в диаметре 3 000 мкм. Если речь идет о среднезернистой разновидности, то величина зерна равна 500 мкм. Различается мелкозернистый графит марки МПГ с величиной зерна до 50 мкм. Существует еще и мелкозернистый изотропный минерал марки МИГ-1, частицы которого имеют размеры от 30 до 150 мкм. Тонкозернистый графит и изостатический графит имеют зерна величиной до 30 мкм, их минимальный диаметр составляет 1 мкм.

Использование искусственного графита

Плотность графита вам уже известна. Однако важно изучить еще и область использования искусственной разновидности. Она применяется во всех отраслях промышленности. Из крупнозернистого изготавливают электроды. Мелкозернистый конструкционный идет на производство фасонных изделий, которые обладают сложной формой.

Применение искусственного минерала позволило добиться высокой точности при изготовлении деталей. Сегодня выпускается техника, которая полностью соответствует стандартам нынешнего века.

Дополнительная информация о плотности и тепловом расширении

В зависимости от добавки, наибольшая плотность графита может составить 5 г/см 3 . Минимальное значение равно 2. Оно присуще рекристаллизованному графиту. Монокристаллы обладают высокой анизотропией, это обусловлено строением кристаллической решетки. В базисных плоскостях тепловое расширение является отрицательным до 427 °C. Это говорит о том, что минерал сжимается.

С повышением температуры его абсолютное значение уменьшается. При вышеупомянутом уровне температуры тепловое расширение является положительным. Оно направлено перпендикулярно базисным плоскостям. Температурный коэффициент расширения почти не зависит от температуры и превышает значение больше чем в 20 раз по сравнению со средним абсолютным коэффициентом для базисных плоскостей.

Что еще необходимо знать о прочности

Прочность и плотность графита изменяются с увеличением температуры. Для большинства искусственных графитов прочность при растяжении с повышением температуры возрастает в 2,5 раза. Максимума значение достигает при 2800 °C.

Предел прочности при сжатии увеличивается в 1,6 раза, когда температура достигает 2 200 °C. Модули сдвига и упругости возрастают в 1,6 раза, когда температура достигает значения в 1 600 °C.

В заключение

Форма определяет разновидности графита, который может быть: пластинчатым, хлопьевидным и шаровидным. Хлопьевидный еще называется углеродом отжига. Графит – это еще и микроструктурная составляющая ковкого, серого высокопрочного чугунов и чугуна с вермикулярным графитом. В этом случае он состоит из углерода и предопределяет специфические свойства чугуна.

Этот материал использовался для создания надписей и рисунков около 4 000 лет назад. Его название происходит от слова «писать». Месторождения расположены там, где залежи битумов и каменного угля подверглись действию высоких температур.

Источник

Физические свойства углерода C (графита). Теплопроводность графита

Физические свойства графита при температуре от 20 до 800 °С

В таблице представлены физические свойства графита в интервале температуры от 20 до 800 °С.

Свойства указаны в направлении, как параллельно, так и перпендикулярно главной оси кристаллов графита.

Теплопроводность графита указана для следующих типов: кристаллический, естественный, прессованный искусственный. По данным таблицы видно, что теплопроводность графита при увеличении его температуры снижается.

Удельная (массовая) теплоемкость углерода при комнатной температуре составляет величину 710 Дж/(кг·град) и при нагревании увеличивается. Плотность углерода находится в диапазоне от 1400 до 1750 кг/м 3 .

Даны следующие физические свойства графита различной плотности:

• теплопроводность графита, Вт/(м·град);
• сопротивление разрыву, МН/м 2 ;
• модуль упругости графита, МН/м 2 ;
• удельная (массовая) теплоемкость, кДж/(кг·град);
• удельное электрическое сопротивление, Ом·м;
• коэффициент теплового линейного расширения (КТлР), 1/град.

Свойства углерода (графита) в зависимости от температуры

В таблице представлены теплофизические свойства углерода (графита) в зависимости от температуры.
Свойства углерода в таблице указаны при температуре от 100 до 2000К в направлении вдоль (параллельно), так и перпендикулярно главной оси кристаллов углерода.

Приведены следующие свойства углерода (графита):

• коэффициент теплового линейного расширения (КТлР), 1/град;
• удельная (массовая) теплоемкость, Дж/(кг·град);
• коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град).

Теплопроводность графита в зависимости от плотности

В таблице представлены значения теплопроводности графита различной плотности при температуре 20 °С. Теплопроводность графита указана при направлении теплового потока вдоль главной оси кристаллов и в размерности Вт/(м·град).

По данным таблицы видно, что теплопроводность графита с увеличением плотности заметно увеличивается. Плотность графита в таблице приведена в размерности 10 3 ·кг/м 3 , то есть в т/м 3 . Плотность графита изменяется в интервале от 1400 до 1750 кг/м 3 .

Теплопроводность графита в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплопроводности графита плотностью 1650…1720 кг/м 3 в зависимости от температуры.

Теплопроводность графита указана при направлении теплового потока, как вдоль, так и поперек главной оси кристаллов, указано также отношение теплопроводности в этих направлениях (оно постоянно и равно приблизительно 1,5).

Значения теплопроводности графита приведены в интервале температуры от 20 до 1800 °С. По значениям в таблице видно, что теплопроводность графита с увеличением температуры уменьшается.

Теплопроводность реакторного графита плотностью 1700 кг/м 3 в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплопроводности реакторного графита плотностью 1700 кг/м 3 в зависимости от температуры.
Теплопроводность указана в направлении теплового потока, идущего, как параллельно, так и перпендикулярно прессованию графитовых стержней.
Значения теплопроводности реакторного графита приведены в интервале температуры от 100 до 1700 К.

Теплопроводность измельченного графита

В таблице дана теплопроводность измельченного графита (углерода) в зависимости от размера частиц при температуре 20 °С.
Размер частиц определялся в зависимости от количества отверстий в сите на 1 квадратный сантиметр (3, 6, 16 отв/см 2 и сухая сажа).

Теплопроводность графита указана в размерности Вт/(м·град). Плотность графита в таблице указана в 10 3 ·кг/м 3 , то есть в т/м 3 .

Теплопроводность слоя графитовых частиц в зависимости от его пористости

В таблице представлены значения теплопроводности слоя графитовых частиц (частиц углерода) при пористости от 0,4 до 0,7. Следует отметить, что при увеличении пористости слоя его теплопроводность снижается.

Коэффициент теплового расширения (КТР) углерода (графита) в зависимости от температуры

В таблице указаны значения коэффициента линейного теплового расширения (КТР) углерода (графита) в зависимости от температуры.
КТР в таблице приводится для различных сортов графита: пиролитический графит, графит на основе нефтяного кокса, графит на основе ламповой сажи.
Коэффициент линейного теплового расширения графита приведен в интервале температуры от 100 до 700 °С в размерности 1/град.

Теплоемкость углерода в зависимости от температуры

В таблице представлены значения теплоемкости углерода в зависимости от температуры. Удельная теплоемкость углерода (графита) указана в интервале температуры от 200 до 2000 К.

Теплоемкость углерода в таблице дана массовая и выражена в размерности кДж/(кг·град). По данным в таблице видно, что теплоемкость углерода с увеличением температуры растет.

Теплоемкость природного углерода (графита) при низких температурах

В таблице даны значения атомной (на 1 моль вещества) и удельной теплоемкости углерода при низких температурах. Теплоемкость углерода (графита) указана в интервале температуры от -260 до 17 °С.

Атомная теплоемкость углерода выражена в размерности Дж/(моль·град). Удельная теплоемкость углерода (массовая — на 1 кг массы) выражена в размерности кДж/(кг·град).

По значениям в таблице хорошо видно, что атомная и удельная теплоемкости углерода (графита) с увеличением температуры растут и при очень низких отрицательных температурах.

1. Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива. М.: Недра, 1980 — 256 с.
2. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники.
3. Шелудяк Ю. Е., Кашпоров Л. Я. и др. Теплофизические свойства компонентов горючих систем.
4. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.

Источник