碳素材料的用途:碳素材料除满足冶金、化学工业的需要外,还为航天、核工业、电子、机械等部门提泉市供所需要的材料。
导电材料
用电弧炉或矿热电炉冶炼各种合金钢、铁合金或生产电石(碳化钙)、黄磷时,强大的电流通过炭电极(或连续自焙电极-即电极糊)或石墨化电极导入电炉的熔炼区产生电弧,使电能转化成热能,温度升高到℃左右,从而达到冶炼或反应的要求。金属镁、铝、钠一般用熔盐电解制取,这时电解槽的阳极导电材料都是采用石墨化电极或连续自焙电极(阳极糊、有时用预焙阳极)。熔盐电解的温度一般在℃以下。生产烧碱(氢氧化钠)和氯气的食盐溶液电解槽的阳极导电材料,一般都用石墨化阳极。生产金刚砂(碳化硅)使用的电阻炉的炉头导电材料,也使用石墨化电极。
除上述用途外,碳和石墨制品作为导电材料广泛用于电机制造工业作为滑环和电刷,以及用作干电池中的炭棒或产生弧光用的弧光炭棒,水银整流器中的阳极等。
耐火材料
由于碳素制品能耐高温和有较好的高温强度及耐腐蚀性,所以很多冶金炉内衬可用碳块砌筑,如高炉的炉底、炉缸和炉腹,铁合金炉和电石炉的内衬,铝电解槽的底部及侧部。许多贵重金属和稀有金属冶炼用的坩埚、熔化石英玻璃等所用的石墨坩埚,也都是用石墨化坯料加工制成的。
高温冶金及超纯材料生产用的结构材料
如生产单晶硅用的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等,都是用高纯度石墨材料加工而成的。用于真空冶炼中的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管、棒、板、格栅等元件,也是用石墨材料加工制成的。
铸模、压模材料
碳素材料的热膨胀系数小,而且耐急冷急热性好,所以可以用作玻璃器皿的铸模和黑色金属及有色金属或稀有金属的铸模。用石墨铸模得到的铸件,尺寸精确,表面光洁,不加工即可直接使用或只要稍加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金(如碳化钨)等粉末冶金工艺,通常用石墨材料加工压模和烧结用的舟皿。
原子能工业及军事工业材料
石墨因为具有良好的中子减速性能,最早用于原子反应堆中作为减速材料。铀-石墨反应堆是目前较多的一种原子反应堆。原子反应堆用的石墨材料必须具有极高的纯度。为了降低石墨中的杂质含量,在石墨化过程中通入卤素净化气体。一些经过特殊处理的石墨(如在石墨表面渗入耐高温的材料)及再结晶石墨、热解石墨,具有在极高温度下较好的稳定性及较高的强度重量比。所以,它们可以用于制造固体燃料火箭的喷嘴、导弹的鼻锥、宇宙航行设备的零部件。
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