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石墨性能
石墨性能
 

 

 


 

   石墨有两种不同烧结石墨：碳石墨和电化石墨。前者质硬而脆，后者质软、强度低、自润滑性好。
   石墨具有良好的自润滑性和良好的导热性，具有良好的耐腐蚀性但不耐强氧化介质，具有抗热冲击性和低摩擦因数。然而石墨存在着气孔率大、机械强度低的缺点。因此石墨用作软面材料时，需要用浸渍等办法来填塞孔隙，提高机械强度。
   选择合适的浸渍剂是非常重要的。浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度、使用温度等。常用的浸渍树脂有酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。酚醛树脂耐酸性较好，环氧树脂耐碱性好，而呋喃树脂耐酸性和耐碱性均较好。常用的浸渍金属有巴氏合金、铜合金、铝合金、锑合金等。浸渍金属石墨主要用90MPa，使用温度可达500℃；浸铜或铜合金的碳石墨使用温度为300℃；浸巴氏合金的碳石墨使用温度为120～180℃。
下表所列为碳石墨材料性能。
牌号
材料
体积密度/g.cm-3
硬度/HS
抗弯强度/MPa
抗压强度/MPa
膨胀系数/C-1
气孔率/%
使用温度/℃
M121
碳石墨
1.56
65
25.5
73.65
4.0×10-6
17
350
M106H
M120H
M204H
M220H
 
浸环氧树
脂碳石墨
 
1.60
1.68
1.90
1.90
60
60
40
45
29.42
41.19
29.42
39.23
107.87
88.26
68.65
83.36
11.0×10-6
11.0×10-6
8.0×10-6
11.0×10-6
5
5
5
5
200
200
200
200
M106K①
浸呋喃树
脂碳石墨
1.69
80
50
117.68
11.0×10-6
5
220
M232L
浸铝合金
碳石墨
2.15
40
98.065
196.13
8.0×10-6
4
400
M106Y
M232Y
浸巴氏合
金碳石墨
2.36
2.06
60
50
58.84
39.23
196.13
147.1
6.0×10-6
6.0×10-6
5
5
180
180
M158K②
浸呋喃树
脂碳石墨
1.68
75～85
58.84～68.65
58.84～68.65
4.0×10-6
～6.0×10-6
<1
-103～250
M158H②
浸环氧树
脂碳石墨
1.70
65～76
196.13～294.2
147.1～196.13
4.0×10-6
～6.0×10-6
<1
-103～230
①导热率为4.187W/（m.K）;
②导热率为5.44～6.28W/（m.K）
   硅化石墨是碳石墨材料经硅化处理而得的碳化硅-碳复合材料。硅化处理的方法有化学气相反应法（CVR）和液硅浸渗法。化学气相沉积法为美国和日本采用，而俄罗斯和德国则用液硅浸渗法。前者Si或SiO气体在1800～2200℃的高温下作硅化反应将表面转化为SiC；而后者利用液体硅代替Si蒸汽或SiC气体与CVR同样作硅化处理。表7-20及表7-21列出了国内外硅化石墨的物理性能。
（4）表7-20CVR法硅化石墨的物理-力学性能
生产厂家
牌号
体积密度/g.cm-3
硬度
抗拉强度/MPa
抗弯强度/MPa
弹性模量/MPa
膨胀系数/C-1
抗压强度/MPa
热导率W/（m.K）-1
*高工作温度/℃
空气中
惰性气氛中
日本
鹰公司
ES-1①
ES-3
2.8
1.8
95～105（HS）
85～100（HS）
22.6
42.2
68.6
83.4
114×103
24×103
4.5×10-6
4.2×10-6
129
147
50
70.95
200
400
 
日本皮拉公司
P1
1.84
3500（HV）
34.3
58.8
11.8×103
 
4×10-6
 
117.7
110.5
400
1600
日本日立
化成公司
HSC
HSC①
1.85
2.00
3000（HV）
3000（HV）
 
59
68.6
35×103
41×103
4.4×10-6
4.4×10-6
 
116.32
116.32
 
 
美国纯碳公司
PE-6923①
2.15
100（HV）
34
55
28×103
 
4.4×10-6
 
138
68.63
260
 
英国加布兰达夫公司
SiC-V
1.9
18.62（HV）
10.34
 
15.85×103
 
4.1×10-6
 
82.73
51.92
371
 
中国东新电碳厂
M456
1.84
100（HV）
2500（HV）
 
58.8
35×103
 
3.7（200℃）×10-6
 
118
 
 
 
日本东芝陶瓷公司
PADLTTE
2.54
2000（HV）
49
196
176×103
 
4.1×10-6
 
 
 
 
 
①   浸渍树脂。
（5）表7-21液硅浸渗硅化石墨
性能
厂家
俄罗斯新齐略宾斯克
德国顺克埃贝公司
牌号
C-T
C-TT
CTII-0.5
U8019
体积密度/g.cm-3
抗压强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗拉强度/MPa
弹性模量/MPa
电阻系数μΩ.cm
冲击韧性/J.m-2
断裂韧性KIC/N.mm-3/2
疲劳强度/MPa
导热系数/W.（m.℃）-1
线膨胀系数/℃-1
 
摩擦因数
2.5～2.7
294～314
88.3～108
39～49
88×10-3
 
2700
 
 
100～120
4.6×10-6
 
0.05
2.4～2.6
412～441
98～118
49～59
125×103
 
3900
 
 
150～175
4.2×10-6
 
0.04
2.5
235
76.5
39
58×103
 
2300
 
 
100
3.8×10-6
～4.0×10-6
0.04
2.65
 
190
 
140×103
130
1500
100
150
70
45×10-6
（20～1000℃）
 
 
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