等静压石墨块是由高纯石墨经过特殊工艺压制而成的新型石墨材料,具有一系列优良特性,在多个领域有着广泛的应用。其主要原料是高纯石墨。在生产过程中,高纯石墨经过破碎、配料、混合、轧辊、冷却、磨粉、压制、焙烧、浸渍和石墨化等一系列复杂工序,终制成等静压石墨块。其中,等静压成型是等静压石墨块生产过程中的关键步骤之一,它利用高压液体传递压力,使石墨颗粒在模具中均匀受压,从而得到密度高、结构均匀的石墨块。
1、各向同性
定义:等静压石墨在宏观性能上表现出各向同性,即不同方向上的物理性能(如电阻率、热导率、机械强度等)差异极小,各向同性度通常为1.0~1.11。
成因:
成型工艺:等静压技术通过液体或气体介质传递压力,使粉料在各个方向上均匀受压,避免了模压或挤压成型中因压力方向性导致的密度和结构差异。
原料与热处理:若原料颗粒本身各向同性较好,且热处理过程中温度分布均匀,可进一步减少内部性能差异。
2、均质性与高密度
均质性:
等静压成型时,压力沿所有方向均匀传递,使得材料内部体积密度、孔隙分布等参数高度均匀,避免了模压成型中常见的密度梯度问题。
即使对于大尺寸制品,密度下降梯度也通常小于1%,可视为均质材料。
高密度:
等静压石墨的体积密度显著高于普通石墨,冷等静压(CIP)制品密度可达1.7~1.8 g/cm³,热等静压(HIP)制品相对密度甚至可达99.8%~99.99%。
高密度源于颗粒间的紧密排列和极少的孔隙结构,进一步提升了材料的导电性、导热性和机械强度。
3、细密结构与低缺陷
细颗粒结构:
原料通常采用超细石油焦或沥青焦(粒径可小于0.02 mm),通过混捏和轧片工艺确保粘结剂均匀包裹颗粒,形成致密结构。
细颗粒结构减少了材料内部的微裂纹和孔隙,提高了力学性能(如抗压强度、抗折强度)和耐磨性。
低孔隙率:
经过多次浸渍-焙烧工艺,沥青分解产生的挥发分被填充,进一步降低孔隙率,提升材料致密度。
4、优异的热稳定性与抗热震性
热膨胀系数低:
等静压石墨的热膨胀系数极低,在高温下仍能保持结构稳定,不易因急冷急热产生内应力。
抗热震性:
在高温环境中(如2500℃惰性气氛下),其机械强度不降反升,适用于核反应堆、半导体热场等极d环境。
5、可加工性与异形件成型能力
结构均匀性:
由于密度和性能各向同性,等静压石墨易于加工成复杂形状(如棒状、管状、异形件),且加工后尺寸精度高。
弹性后效小:
等静压成型后,材料内部应力分布均匀,释放压力时弹性变形小,避免了冷模压常见的开裂问题。