Grafit je minerál, stabilní krystalická modifikace uhlíku. Za standardních podmínek si zachovává své původní vlastnosti. Materiál je žáruvzdorný, dostatečně hustý a má vysokou elektrickou vodivost. Ukazuje se to zahříváním antracitu bez přístupu vzduchu. Používá se ve slévárnách, při výrobě oceli a také k mazání při výrobě válcování. Tyto oblasti však nepokrývají všechny oblasti použití.
Základní funkce
Pokud vás zajímá otázka, jaká je hustota grafitu, měli byste vědět, že tento parametr je 2230 kg/m3. Další alotropní formou uhlíku je diamant, proto je k němu někdy grafit přirovnáván. Ten má elektricky vodivé vlastnosti a působí jako polokov. Tato vlastnost si našla cestu do procesu výroby elektrod.
Hustota grafitu není vše, co potřebujete vědět, pokud vás tento minerál zajímá. Je třeba zvážit i další vlastnosti. Například tato krystalická modifikace uhlíku netaje, ale kdyžvystavené teplotě 3500 °C se vznítí. Materiál prochází kapalnou fází a přechází do plynného stavu.
Pokud však podmínky umožňují zvýšení tlaku až na 90 MPa a také teploty, lze dosáhnout tání. Tento objev byl učiněn při studiu vlastností diamantu, když se ho snažili syntetizovat. Tento materiál však nebylo možné získat z roztaveného grafitu.
Krystalová mřížka
Krystalová mřížka grafitu zajišťuje přítomnost atomů uhlíku. Má vrstvenou strukturu. Vzdálenost mezi jednotlivými vrstvami může dosáhnout 0,335 nm. V mřížce se atomy uhlíku vážou se třemi dalšími atomy uhlíku.
Mřížka může být hexagonální a romboedrická. V každé vrstvě jsou atomy uhlíku umístěny proti centrálním částem šestiúhelníků. Ty jsou v sousedních vrstvách, pak se pozice vrstev opakuje, což se stane po jedné.
Výroba umělého grafitu
Grafit a jeho vlastnosti nejsou to jediné, co byste měli vědět, pokud vás tento minerál zajímá. Důležité je se také zeptat na výrobu umělé odrůdy. Od přírodního materiálu se liší tím, že syntézou vzniká látka se stanovenými parametry.
Při výrobě se používá odpad z ropného koksu a uhelného písku. Směs jemnozrnných prvků se vypálí a poté se asi 5 týdnů ochladí. Vliv teploty v první fázi je doprovázen jehoaž 1200 °C.
Pro zvýšení teoretické hustoty grafitu jsou obrobky impregnovány pískem. V konečné fázi probíhá grafitizace, jedná se o tepelné zpracování materiálu ve speciální peci, kde teplota dosahuje 3000 °C. V tomto případě je možné vytvořit krystalovou mřížku.
Tento grafit má vysokou tepelnou vodivost a vynikající elektrickou vodivost. Anizotropie vlastností je vlastní minerálu získanému vytlačováním. Dnes se používá novější technologie, která se nazývá izostatické lisování. To umožňuje vyrábět materiál, který má nízký koeficient tření. Má izotropní vlastnosti.
Hustota grafitu (g/cm3), který se získá během procesu vytlačování, dosahuje 2,23. Stejný ukazatel pro izostaticky rekrystalizovanou odrůdu může v závislosti na značce dosáhnout 5 g/cm 3. Takový materiál se používá k výrobě velkorozměrových polotovarů, jejichž délka a průměr je 1000 a 500 mm, a také k výrobě odlévacích dílů a forem, které mají vlastnosti proti tření.
Hlavní značky
Dnes se využívá možnost syntézy s různou zrnitostí. V důsledku toho lze grafit klasifikovat do:
- hrubé;
- medium;
- jemnozrnné;
- jemnozrnné.
Prvky prvního dosahují průměru 3 000 mikronů. Pokud mluvíme o středně zrnité odrůdě, pak je zrnitost 500um. Rozlišuje se jemnozrnný grafitový MPG s velikostí zrna do 50 mikronů. Existuje také jemnozrnný izotropní minerál značky MIG-1, jehož částice mají velikosti od 30 do 150 mikronů. Jemnozrnný grafit a izostatický grafit mají zrna o velikosti až 30 mikronů, jejich minimální průměr je 1 mikron.
Použití umělého grafitu
Hustotu grafitu již znáte. Je však také důležité prostudovat oblast použití umělé odrůdy. Uplatňuje se ve všech průmyslových odvětvích. Elektrody jsou vyrobeny z hrubozrnného materiálu. Jemnozrnná struktura slouží k výrobě tvarovaných výrobků, které mají složitý tvar.
Použití umělého minerálu umožnilo dosáhnout vysoké přesnosti při výrobě dílů. Dnes se vyrábí zařízení, které plně odpovídá standardům tohoto století.
Další informace o hustotě a tepelné roztažnosti
V závislosti na přísadě může být nejvyšší hustota grafitu 5g/cm3. Minimální hodnota je 2. Je vlastní rekrystalizovanému grafitu. Monokrystaly mají vysokou anizotropii, to je způsobeno strukturou krystalové mřížky. V bazálních rovinách je teplotní roztažnost negativní až do 427 °C. To naznačuje, že se minerál zmenšuje.
S rostoucí teplotou její absolutní hodnota klesá. Při výše uvedené teplotní úrovni je tepelná roztažnost kladná. Tosměřuje kolmo k bazálním rovinám. Teplotní koeficient expanze je téměř nezávislý na teplotě a přesahuje hodnotu více než 20krát ve srovnání s průměrným absolutním koeficientem pro základní roviny.
Co dalšího potřebujete vědět o trvanlivosti
Síla a hustota grafitu se mění s rostoucí teplotou. U většiny umělých grafitů se pevnost v tahu s rostoucí teplotou zvyšuje 2,5krát. Maximální hodnota dosahuje při 2800 °C.
Pevnost v tlaku se zvýší 1,6krát, když teplota dosáhne 2200 °C. Moduly smyku a pružnosti se zvýší 1,6krát, když teplota dosáhne 1600 °C.
Na závěr
Tvar definuje různé druhy grafitu, které mohou být: lamelární, vločkovitý a kulovitý. Vločka se také nazývá uhlíkové žíhání. Grafit je také mikrostrukturní složkou kujné, šedé tvárné litiny a zhutněné litiny s grafitem. V tomto případě je složen z uhlíku a určuje specifické vlastnosti litiny.
Tento materiál byl použit k vytvoření nápisů a kreseb asi před 4000 lety. Jeho název pochází ze slova „psát“. Ložiska se nacházejí tam, kde byla ložiska bitumenu a černého uhlí vystavena vysokým teplotám.
