Кристаллическая структура

с

а

Кристаллическая структура графита: а = 142 нм, с = 335 нм

а − расположение кристаллографических плоскостей (002), (100), (112) в кристалле графита; б − взаимное расположение графитовых слоев в гексагональной решетке (последовательность АВАВАВ); в − взаимное расположение графитовых слоев в ромбоэдрической решетке (последовательность ABCABC); г − взаимное расположение слоев в турбостратной укладке (отсутствие периодичности)

Атомы имеют ковалентную связь, между слоями связь слабая.

Плоскости слоев выстраиваются близко по направлению к выдавливанию.

Теплопроводность

Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры измерения для графитированных материалов с различным значением параметра ξ Графиты с большей степенью совершенства (степенью графитации) обладают большей теплопроводностью.

Пирографит обладает большой анизотропией свойств.

Теплопроводность:

λ_║а =350 Вт/(м·К)

λ_┴с =1,91 Вт/(м·К)

Коэффициент линейного расширения

α_║а =28,2·10^-6 1/К

α_┴с =1,5·10^-6 1/К

Коэффициент анизотропии весьма значителен!

Изменение физико-механических свойств углеродных материалов в зависимости от температуры обработки:

НВ − твердость; σ_сж − предел прочности при сжатии; Е − модуль упругости; λ − коэффициент теплопроводности; ρ_э − удельное электросопротивление; α_t − коэффициент теплового расширения и R_Х − коэффициент Холла (видматериала указан в нижнем индексе: 1 − КПГ; 2 − ГР-280; 3 − EP). Для материала ЕР даны значения в перпендикулярном (⊥) и паралельном (║) оси прессования направлениях

С ростом температуры прочностные свойства графита увеличиваются.

σ_в=21 МПа при Т=20 °С и увеличивается в 2 раза с ростом температуры.

После 2000 °С графит – самый прочный материал!

Пластичность графита

δ,%	1	5	20
Т, °С	2100	2500	2650

При высоких температурах графит становится пластичным.

Влияние облучения на графит

При облучении графита быстрыми нейтронами, 1 быстрый нейтрон выбивает из регулярных положений кристаллической решетки 20000 ядер углерода. Из-за этого значительно увеличивается расстояние «с», и уменьшается расстояние «а». При этом происходит изменение плотности, размера и объема графитовых изделий.

В графите накапливается запасенная энергия при облучении (энергия Вигнера). Она обусловлена деформацией кристаллов решетки. При увеличении температуры происходит самопроизвольный разогрев графита.

С ростом температуры происходит рекомбинация атомов и вакансий. Таким образом при нагреве происходит выделение запасенной энергии и саморазогрев графита. Максимальное накопление энергии происходит при потоке 10²⁵ н/м² (насыщение энергией Вигнера).

Запасенная энергия от температуры облучения

53