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1、思考題思考題1.表征炭石墨材料晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)有哪些?各表示什么物理意義。表征炭石墨材料晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)有哪些?各表示什么物理意義。答:d002層間距:石墨六角網(wǎng)狀層結(jié)構(gòu)層間距離;La:石墨晶體沿平面a方向的平均大??;Lc:石墨平面沿與其垂直的c軸方向進(jìn)行堆積的厚度;P:石墨化程度2.簡(jiǎn)述炭石墨材料的結(jié)構(gòu)多樣性?簡(jiǎn)述炭石墨材料的結(jié)構(gòu)多樣性?答:炭材料結(jié)構(gòu)具有多樣性,具體表現(xiàn)在幾個(gè)方面:(1)CC鍵的鍵和方式:碳原子有三種雜化方式;(2)六角面網(wǎng)
2、大小及其積層形式:隨熱處理溫度的升高,微晶生長(zhǎng),構(gòu)成微晶的六角面網(wǎng)的積層形式逐漸向具有規(guī)則取向的石墨結(jié)構(gòu)變化;(3)微晶取向:不同的取向形式與取向程度與碳材料的物性有很大關(guān)系;(4)集合組織:不同的組織集合,進(jìn)一步影響材料的多樣性。3.簡(jiǎn)述炭石墨材料的主要性能特點(diǎn)。簡(jiǎn)述炭石墨材料的主要性能特點(diǎn)。答:(1).高導(dǎo)電性:導(dǎo)電性與鐵相當(dāng)。(2).高導(dǎo)熱性:導(dǎo)熱性接近銅。(3).耐高溫性:最耐高溫的材料之一,常溫下沒(méi)有熔點(diǎn),4000℃開始升華。
3、(4)自潤(rùn)滑性:在一定濕度下潤(rùn)滑性能好,但在真空干燥環(huán)境中潤(rùn)滑性能下降。(5)耐腐蝕性:耐酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕,但不耐強(qiáng)氧化性酸的腐蝕。(6)易氧化性:在450℃的熱空氣中開始氧化。(7)抗熱震性:熱膨脹系數(shù)小,溫度急劇變化不易產(chǎn)生裂紋和破壞。4.簡(jiǎn)述炭石墨材料物理化學(xué)性能及其利用該性能的主要應(yīng)用領(lǐng)域。簡(jiǎn)述炭石墨材料物理化學(xué)性能及其利用該性能的主要應(yīng)用領(lǐng)域。答:一真密度:指不包括孔隙在內(nèi)材料單位體積的物質(zhì)質(zhì)量,常用的測(cè)定方法是溶劑置換
4、法,其他方法有氣體置換法X射線衍射測(cè)定法炭素材料的真密度反應(yīng)其石墨化程度。二密度:即體積密度三孔隙率:分閉合孔,開口孔,貫通孔三種類型四機(jī)械強(qiáng)度:抗壓強(qiáng)度,抗拉強(qiáng)度,抗折強(qiáng)度五彈性模量:材料在彈性變形范圍內(nèi),應(yīng)力和應(yīng)變的比值稱為彈性模量六電阻率:影響因素:1.原料,2.成品最終熱處理溫度,3成品的密度,4電阻率與測(cè)試溫度,5.石墨制品電阻率的各向異性七熱導(dǎo)率:即材料試樣在單位溫度梯度下,單位面積在單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量八熱膨脹系數(shù):即材料
5、受熱后膨脹程度的度量九抗熱震性:即熱穩(wěn)定性十灰分十一抗氧化性5.簡(jiǎn)述石墨電極的損耗類型及影響電極消耗的因素。簡(jiǎn)述石墨電極的損耗類型及影響電極消耗的因素。答:石墨電極主要用于電弧煉鋼爐,其損耗的主要類型有:正常消耗:弧光消耗(蒸發(fā)消耗):由于電極和爐料之間產(chǎn)生產(chǎn)生電弧,溫度高達(dá)3000℃以上,因此電極端部出現(xiàn)持續(xù)的電極消耗;化學(xué)消耗:電極與鋼渣中的鐵鈣錳等氧化物作用或與鋼水中的鐵反應(yīng)而被消耗;氧化消耗:電極與煉鋼過(guò)程中的氧氣、水汽反應(yīng)而產(chǎn)
6、生的消耗;非正常消耗:機(jī)械、人為的折斷,接頭脫扣、扣內(nèi)嚴(yán)重氧化以及接頭膨脹將電極脹裂等。影響電極消耗的因素:1)電阻率:電流相同時(shí)電阻率越大,電極溫度越高,氧化速度也越快,電極消耗速度增加。2)電極的石墨化程度:電極的石墨化程度越高,抗氧化性越好,電極消耗就較小3)體積密度:石墨電極的機(jī)械強(qiáng)度、彈性模量、熱導(dǎo)率隨體積密度的提高而增大,?煤瀝青浸漬劑在炭材料生產(chǎn)中,以液態(tài)形式進(jìn)入氣孔,填充顆粒間的空隙以及粘結(jié)劑揮發(fā)留下的氣孔,從而達(dá)到降低
7、材料氣孔率、提升材料強(qiáng)度的目的。有時(shí)為了達(dá)到良好的效果可進(jìn)行多次浸漬。9.煤瀝青的粘度隨溫度的變化有那些特點(diǎn)。煤瀝青的粘度隨溫度的變化有那些特點(diǎn)。答:不同軟化點(diǎn)煤瀝青在相同的粘度范圍內(nèi)具有相似的溫度敏感性,隨溫度上升而粘度迅速降低。瀝青粘度與溫度的關(guān)系服從以下阿累尼烏斯方程式η=Aexp(EηRT)式中:η—粘度;A—回歸常數(shù);R—?dú)怏w常數(shù);T—絕對(duì)溫度;Eη—粘流活化能。(書上P44還有一個(gè)公式,打不出來(lái),請(qǐng)自行補(bǔ)充)瀝青粘度與溫度的
8、這種指數(shù)關(guān)系是由于粘性流動(dòng)活化能條件改變的緣故。當(dāng)提高加熱溫度時(shí),瀝青連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌男螒B(tài),瀝青從原來(lái)的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)液態(tài)過(guò)程中,顯然發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化,這與分子間的結(jié)合鍵變?nèi)鹾头肿油鈱咏Y(jié)構(gòu)橋鍵斷裂有關(guān)煤瀝青充分熔融液化后,煤瀝青體系呈牛頓型流變特征,但隨著熱處理進(jìn)行,其顯示出粘彈性。不同的瀝青雖然其流變性能不同,但其總體趨勢(shì)卻是相似的,即固態(tài)煤瀝青熔融呈液態(tài),經(jīng)過(guò)中間相階段再逐漸固化成焦?!鞠旅孢@段可以看看,和題目關(guān)系不大】(1)煤
9、瀝青熔融軟化階段(室溫~200℃)。此階段煤瀝青粘度隨溫度升高急劇下降,粘度曲線呈近似直線垂直變化。煤瀝青聚合物由玻璃體逐漸轉(zhuǎn)變成液體,熔融軟化導(dǎo)致粘度急劇變化。此溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)著粘結(jié)劑瀝青的熔化、混捏、成型和焙燒前期階段。(2)煤瀝青流體穩(wěn)態(tài)階段(200~500℃)。此階段煤瀝青呈很好流變性的液態(tài)狀態(tài),其粘度基本保持恒定(約100mPas)。煤瀝青經(jīng)過(guò)熔融狀態(tài)后,隨著溫度升高,會(huì)發(fā)生熱解縮聚反應(yīng),并進(jìn)入中間相階段。由于升溫速率非常緩慢,
10、導(dǎo)致煤瀝青分子的熱分解和熱縮聚反應(yīng)比較溫和,稠環(huán)芳烴分子逐漸長(zhǎng)大和定向排列,同時(shí)這些平面狀稠環(huán)芳烴分子的平行定向排列有利于降低煤瀝青體系的剪切應(yīng)力,從而從整體上保持煤瀝青體系的粘度恒定。(3)煤瀝青的固化成焦階段(500℃以后)。此階段伴隨著煤瀝青體系粘度的急劇上升。隨著溫度升高,煤瀝青熱縮聚反應(yīng)逐漸占主導(dǎo)地位,溫度升至500℃左右,煤瀝青固化并生成半焦或炭材料。10.簡(jiǎn)述影響罐式煅燒爐火道溫度的主要因素。簡(jiǎn)述影響罐式煅燒爐火道溫度的主
11、要因素。答:煅燒爐火道溫度受很多因素制約,一般來(lái)說(shuō)主要有以下幾個(gè)因素:1)燃料燃燒的影響原料煅燒時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)分是熱源的主要部分。因此要充分利用并嚴(yán)格控制揮發(fā)分。若揮發(fā)分不足,需用煤氣進(jìn)行補(bǔ)充,否則溫度將會(huì)下降,影響煅燒質(zhì)量;如果揮發(fā)分過(guò)多,要關(guān)閉煤氣閥門,調(diào)整揮發(fā)分拉板,控制其給入量,否則揮發(fā)分過(guò)高導(dǎo)致溫度過(guò)高,會(huì)燒壞爐體。因此生產(chǎn)中需嚴(yán)格控制原料配比、揮發(fā)分和煤氣的用量,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。2)空氣質(zhì)量的影響空氣是燃料燃燒必備的條件,只有空
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