碳 - 石墨材料亚博网站下载

碳石墨为设计工程师提供了一个独特的机械材料家族。亚博网站下载这些材料完全由碳制造，包括高温碳质结合，这些材料结合了碳的强度、硬度和耐磨性与石墨的耐腐蚀和自润滑性能。亚博网站下载精确控制碳石墨的固有孔隙率可以用各种浸渍剂填充，以提高化学、机械和摩擦学性能。

碳类型

术语“碳”和“石墨”通常可互换使用。这是不幸的，因为元素碳的每个形式提供了可用于使不同类型的应用程序受益的特定属性。

无定形碳

无定形碳是一种非常坚硬的强烈的化合物。晶体表现出涡轮瘤障碍，使材料极其耐磨。这种材料的强度和耐磨性使其对某些应用感兴趣。然而，这些强度也可以是弱点 - 在摩擦对抗另一表面时产生高摩擦。

石墨

另一方面，石墨则比较软，相对较弱，因为它的结晶顺序和单面与叠层之间更紧密的间隔。石墨结构可以比作一副纸牌，每一层都可以很容易地从纸牌上滑下来。这种现象使材料具有其他材料无法比拟的自润滑能力。外部润滑油根本没有必要。

碳石墨

可以将无定形碳和石墨结合起来充分利用这两种碳中每种碳中的每种的强度和缺点，表1.两种材料的适当混合物强，摩擦力低，摩擦力低。亚博网站下载同时，该复合材料具有优异的耐腐蚀性，并且能够在延长的时间段内在超过315°C的温度下运行，这取决于特定等级。创造具有这些性质的材料的能力是制造的机械碳材亚博网站下载料的基础，这些机械碳材料在诸如泵的困难的摩擦学情况下表现良好。

表格1。典型碳和石墨材料的性质。亚博网站下载

	碳 100％	碳石墨 (70% - -30%)	碳石墨 （30％-70％）	石墨 100％
表观密度(g.cm-3）	1.70	1.72	1.75	1.80
硬度	One hundred.	85.	65	40
抗压强度(MNm-2）	300	208.	145	55
弯曲强度（MNM-2）	62	62	52	28
弹性模量(GNm-2）	21	17	14	10
导热率（W / m。°C）	5	9	12	85.
空气中的温度限制（°C）	315.	315.	315.	455.

加工碳石墨

碳石墨是由这两种形式的碳和煤焦油沥青结合而成的。煤沥青作为一种临时粘合剂，在压缩成型过程中将这两个结构连接在一起，在压缩成型过程中形成了接近净形状。在成型操作之后，零件要在足够高的温度下烧结，以使煤焦油沥青碳化。其结果是一种完全由碳结合，同时包含碳和石墨的结构。这种结构在压缩中非常坚固，在负载下不会蠕变。临时粘结剂的碳化会在结构上留下孔洞——微观上，烧结体是一个黑色的海绵。

在碳 - 石墨复合材料加工过程中形成孔具有各种优点。孔可以填充有树脂，金属，碳或无机盐，这取决于这些材料的计划，表2。这些填料用于提高材料的强度，导热性和摩擦学特性。另外，碳石墨可以烧结到甚至更高的温度以将整个结构转换为石墨，以在非常高温，高速应用中提供特别良好的性能。

浸渍	应用
热固性树脂	在水，冷却剂，燃料，油中的一般占260℃。光学溶液，食品和药物。
锑	热水，蒸汽，轻烃。
铜或银	高压服务至20.7毫米-2．
碳	高度腐蚀性环境。
薄膜成型器（氟化物等）	极其干燥的环境，真空或低温。
氧化抑制剂(磷酸盐等)	高温和/或高速(至538°C和240ms-1）。

碳石墨vs传统润滑剂

在传统的润滑方法不适用的地方，碳石墨被广泛应用。例如，典型的油润滑轴承在-40℃以下的温度下挣扎，因为油的高粘度。200°C以上的油会碳化，使它们具有磨蚀性和无效。石墨轴承能够在600°C以上的温度下延长使用。

化学积极的环境

化学侵蚀性应用代表了碳石墨的另一个应用Niche。例如，灭菌过程倾向于将油从油润滑轴承的结构中浸出。而且，溶剂和辐射可以分解润滑油，低压会导致油蒸发。碳石墨材料本质上是稳定和化学耐药亚博网站下载，使其理想地适用于这些类型的应用，图1。

高负载应用程序

由于各种原因，润滑剂不适用于其他应用。高负荷会把润滑剂从表面挤压出来。如果没有流体动力层的润滑剂，如果材料不能提供自润滑，失效是迫在眉睫的。在一些应用中，比如涉及食品处理的应用中，润滑油可能会污染周围环境。特定等级的碳石墨被批准用于食品处理应用。

设计的因素

碳石墨轴承用于潮湿和干燥的操作条件。碳石墨允许设计人员将轴承指定靠近边界润滑条件，而不会癫痫发作。允许的负载和运行速度取决于允许的磨损率。轴材料和表面亚博网站下载饰面是碳石墨材料磨损率的重要因素。作为经验的规则，较难，更抛光表面，磨损越低。在可能的情况下，应避免铝和青铜作为轴材料。亚博网站下载

碳-石墨材料也广泛用于转轴和端面亚博网站下载密封材料，如图2。当与金属和陶瓷台面碰撞时，它们表现良好。密封件由实心环、剖分环和分段环制造，用于航空航天、核、石油化工和一般海洋工业的液体和干式运行应用。

碳石墨密封

密封材料需亚博网站下载要高强度和相对高的弹性模量，以承受界面处的变形。碳石墨密封材料提供在高压下尤为重要的强度和亚博网站下载刚性，零泄漏机械端面密封件。高导热率对于从界面中除去热量是必不可少的。

密封磨损是由粘着磨损、化学磨损、侵蚀磨损，有时还有放射性磨损造成的。碳-石墨对大多数化学试剂都是惰性的，所以在其他材料失效的地方它能存活下来。亚博网站下载然而，化学磨损在某些强氧化环境或添加剂被特定的氧化试剂侵蚀时得到证明。

浸渍碳石墨密封件

碳密封件的浸渍可以用多种材料来控制渗透性。亚博网站下载除了热固性树脂，其他类型的浸渍剂包括热塑性塑料、金属、无机盐或玻璃。浸渍件的温度限制对碳素件的操作温度有一个上限。

金属如锑、银、铜、镍和巴氏合金可以提高材料的强度、导热性和摩擦学特性。亚博网站下载用无机盐(通常是磷酸盐或硼酸盐)和玻璃制成的浸渍剂用于高温应用。浸渍了可溶性盐的碳必须小心处理，以避免渗出，特别是在潮湿的条件下，但浸渍的损失很少影响密封的其他物理性质，除了渗透率。

猛烈的

起泡是碳密封材料的关键问题。亚博网站下载奇怪的是，偶尔发生起泡的原因是尚不清楚的。最流行的解释之一是，一定量的流体在碳基材中被吸收，并且由于摩擦热而膨胀，在密封面上产生地下压力和最终火山口。另一个理论是，在重质烃存在下，更柔软的配合材料可以倾向于从碳石墨中撕裂碎片亚博网站下载。在涉及空调压缩机的碳氢化合物或循环温度服务的应用中，水泡最常被发现。在一些情况下，碳化硅作为配合表面的使用将减少或甚至消除起泡问题，可能是因为其高导热性和硬度。

航空航天应用中的碳石墨密封件

碳 - 石墨和石墨是用于飞机涡轮发动机主轴密封的优质材料。亚博网站下载涡轮发动机中的主轴以非常高的速度旋转，并在更换高温条件的环境中运行。主轴轴承隔室密封件用于保护转子支撑轴承免受流过发动机的热气体，并防止轴承隔室中的润滑剂损失。

亚博网站下载材料选择与适用性

负载，速度，温度，交配材料，成本限制和预计体积是选择材料时要牢记的关键因亚博网站下载素。基本碳材料的分数可用于数百种改进，可用于特定亚博网站下载设计和环境。一般服务碳碳酸碳碳酸盐可达260°C，虽然特殊等级可提供高达538°C的抵抗力。特殊的碳和浸渍剂用于260-538°C温度范围内的密封应用。

这些材料具有亚博网站下载化学惰性，耐温性，轻质，弹性，尺寸稳定，对气体和液体不透水。它们可以模塑成尺寸或加工，以关闭橡胶，浸渍，镀覆，硫化到橡胶的尺寸，浸渍或缩小到外壳或保持器中 - 真正多功能的材料。亚博网站下载

小学作者：乔博林兰

资料来源：材料世亚博网站下载界，卷。4，不。12 PP。1996年12月707-8。

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