如何加強石墨坩堝石墨板的強度的?
石墨常溫下單質(zhì)碳的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定,不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑;不同高溫下與氧反應(yīng)燃燒,生成二氧化碳或一氧化碳;在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反 應(yīng);在加熱下,單質(zhì)碳較易被酸氧化;在高溫下,碳還能與許多金屬反應(yīng),生成金屬碳化物。碳具有還原性,在高溫下可以冶煉金屬。那么如何提高石墨坩堝石墨板的強度呢?首先提高膨脹石墨板強度的途徑有兩個,一是提高石墨層間滑動所需要的力,二是石墨晶體結(jié)構(gòu)缺陷和多孔網(wǎng)狀的特點,使層面內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中,應(yīng)設(shè)法減小這種應(yīng)力。問題產(chǎn)生的原因在于膨脹石墨板的鍵能屬于混合型:平面內(nèi)原子為共價鍵,結(jié)合是比較牢固的,在平面與平面間為分子鍵,結(jié)合力較弱。晶體層面斷裂有兩種情況,一種是原子間分離,造成脆性斷裂,多數(shù)沿解理面進行的。
另一種是晶體層面成切變破壞,即相對滑移產(chǎn)生塑性變形而斷裂,膨脹后的石墨屬后一種情況較
多。石墨坩堝的石墨晶片上缺陷和孔洞產(chǎn)生應(yīng)力集中的問題,在高倍顯微鏡下可以觀察到。有圓孔的地方有裂紋,受拉力作用就出現(xiàn)平行線,即為應(yīng)力線,孔周圍應(yīng)力線比較集中。在裂紋的尖切口或方孔各角上,都會產(chǎn)生極大的應(yīng)力集中。因而降低平面受力強度,采取措施消除材料的結(jié)構(gòu)缺陷和裂紋,減小晶體層片滑動的趨勢,就可以提高強度。實際生產(chǎn)中,用增加蠕狀蟲減少枝狀蟲可以解決一定問題。
用摻入硼化物的方法可以造成層面滑移的障礙,使層面滑移困難。摻硼的數(shù)量和膨脹石墨強度有一定關(guān)系,對于一定工藝和配方的膨脹石墨坩堝石墨板,有一個最佳摻入量。摻硼量雖少,卻能使強度顯著增大。除摻硼外,還可摻入親碳物質(zhì),使其在碳中形成“釘子”化合物。在碳網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,安插若干個“釘子”可以阻止層面間滑移產(chǎn)生的切應(yīng)力,目的是為了增加強度。以上是禹