4.4 真密度
真密度是指单位体积高纯石墨中所含固体物质的质量,不包括孔隙和裂纹等空间隙。真密度反映了高纯石墨的结构致密性和晶体完整性,对高纯石墨的电导率、抗压强度和抗拉强度有重要影响,因此需要将其控制在较高水平。真密度的测量方法是气体比重法,具有精度高、灵敏度高、适用范围广等优点。该方法的原理是将高纯石墨样品放入密闭容器中,向容器中充入惰性气体(如氦气),测量容器中的压力和温度,然后将样品取出,再次测量容器中的压力和温度,根据两次测量结果和气体状态方程计算真密度。
真密度:该指标的测量方法可参考/T 8133.5-2013标准第五部分。
4.5 体积密度:
堆密度是指单位体积高纯石墨中所含固体物质的质量,包括孔隙和裂纹等空间隙部分。体积密度反映了高纯石墨的气孔率和填充程度,对高纯石墨的电导率、抗压强度和抗拉强度有一定影响,因此需要控制在一定范围内。容重的测定方法是水浸法,简单易行,但要注意样品的干燥和浸泡条件。该方法的原理是将高纯石墨样品干燥后称重,然后将其浸泡在水中直至饱和,然后称重,并根据两次称重的结果计算体积密度。
/T 8133.14-2013电碳产品理化性能测试方法第14部分:堆积密度。
4.6 气孔率:
孔隙率是指高纯石墨单位体积中空间隙的百分比,包括开孔和闭孔。气孔率反映了高纯石墨的结构致密性和填充程度,对高纯石墨的电导率、抗压强度和抗拉强度有一定影响,因此需要控制在一定范围内。孔隙率的测定方法是水浸法,简单易行,但要注意样品的干燥和水浸条件。该方法的原理是将高纯石墨样品干燥称重,然后将其浸泡在水中直至饱和,然后称重,并根据两次称重的结果计算孔隙率。
孔隙率:该指标的测定方法可参考/T 8133-2013标准第12部分。
4.7 电阻率:
/T 8133.18-2017电碳产品理化性能试验方法第18部分
电阻率是指高纯石墨单位长度的电阻值,反映了高纯石墨的导电性能。电阻率与高纯石墨的结构、成分、温度等因素有关,对高纯石墨在电子工业和太阳能工业领域的应用性能有重要影响,因此需要控制在较低水平。电阻率的测量方法为四探针法,具有精度高、灵敏度高、适用范围广等优点。该方法的原理是将四个等距排列的探针接触高纯石墨样品表面,通过两个外侧探针引入恒定电流,在两个内侧探针上测量电压差,根据欧姆定律计算电阻率。
电阻率:该指标的测量方法可参考/T 8133-2013标准第二部分。
4.8 抗折强度:
抗弯强度是指高纯石墨在受到弯曲应力时所能承受的最大应力,反映了高纯石墨的抗断裂能力。抗弯强度与高纯石墨的结构、成分、温度等因素有关,对高纯石墨在核能工业、化学工业、冶金工业等领域的应用性能有重要影响,因此需要将其控制在较高水平。抗折强度的测定方法为三点弯曲法,具有操作简单、适用范围广等优点。该方法的原理是将高纯石墨样品置于两个支点之间,用加载点施加垂直于样品长度方向的力,测量样品的弯曲变形和断裂载荷,并根据力学公式计算弯曲强度。
弯曲强度:/T 8133.7-2013电碳产品理化性能试验方法第7部分
4.9 抗压强度:
抗压强度是指高纯石墨受到压应力时所能承受的最大应力,反映了高纯石墨的破坏能力。抗压强度与高纯石墨的结构、成分、温度等因素有关,对高纯石墨在核能工业、化学工业、冶金工业等领域的应用性能有重要影响,因此需要对其进行高水平控制。抗压强度的测定方法为轴压法,操作简单,适用范围广。该方法的原理是将高纯石墨样品放置在两个平行平面之间,用加载装置沿样品轴向施加力,测量样品的压缩变形和断裂载荷,并根据力学公式计算抗压强度。
抗压强度:/T 8133.8-2013电碳产品理化性能试验方法第8部分
4.10 抗拉强度:
抗拉强度是指高纯石墨在受到拉伸应力时所能承受的最大应力,它反映了高纯石墨的抗断裂能力。抗拉强度与高纯石墨的结构、成分、温度等因素有关,对高纯石墨在核能工业、化学工业、冶金工业等领域的应用性能有重要影响,因此需要将其控制在较高水平。抗拉强度的测定方法为直接拉伸法,具有操作简单、适用范围广等优点。该方法的原理是将高纯石墨样品置于两个夹具之间,用加载装置沿样品轴向施加力,测量样品的拉伸变形和断裂载荷,并根据力学公式计算拉伸强度。
拉伸强度:/T 8133.9-2013电碳产品理化性能试验方法第9部分
4.11 热膨胀系数:
热膨胀系数是指高纯石墨单位长度在温度变化时的相对长度变化,反映了高纯石墨的热稳定性和尺寸稳定性。热膨胀系数与高纯石墨的结构、成分、温度等因素有关,对高纯石墨在核能工业、电子工业、太阳能工业等领域的应用性能有重要影响,因此需要将其控制在较低水平。热膨胀系数的测量方法是干涉法,具有精度高、灵敏度高、适用范围广等优点。该方法的原理是将高纯石墨样品放入干涉仪中,用加热装置加热或冷却样品,测量样品的长度变化和温度变化,根据干涉原理计算热膨胀系数。
热膨胀系数:/T 8133.18-2017电碳产品理化性能测试方法第18部分
5 应用
高纯石墨的应用是指将高纯石墨作为一种重要的工程材料,在不同的领域和行业中发挥其优异的性能和作用。高纯石墨的应用主要包括以下几个方面:
(1)核工业:核工业是指利用核能发电、制造武器和进行科学研究的工业。在核工业中,高纯石墨主要用作反应堆的中子慢化剂和反射器,以及核燃料元件的包壳材料和支撑材料。高纯石墨具有优异的中子减速、耐高温、抗辐射和耐腐蚀性能,是理想的核材料。例如,我国自主设计建造的第一座核电站秦山一期工程就采用了高纯石墨作为反应堆的中子慢化剂和反射体。
(2)航空空航空航天业:航空空航空航天业是指使用航空器空和航天器进行飞行、探索、运输等活动的行业。在航天工业中,高纯石墨主要用作火箭发动机喷管、导弹弹头和人造卫星太阳能电池板的材料。高纯石墨具有优良的耐高温性、抗氧化性、导电性和轻质性,是理想的航空航天材料。例如,中国第一颗人造卫星“东方红一号”使用高纯石墨作为太阳能电池板的基板材料。
(3)电子行业:电子行业是指利用电子器件和电路进行信息处理、通信、控制等活动的行业。高纯石墨在电子工业中主要用作半导体芯片的衬底、电极和加热元件的材料。高纯石墨具有优良的导电性、耐高温性、耐腐蚀性和尺寸稳定性,是理想的电子材料。例如,中国第一台超级计算机“神威太湖之光”使用高纯石墨作为其芯片的衬底材料。
参考标准
/T 2750-2020高纯石墨:规定了高纯石墨的术语和定义、分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。广泛应用于冶金、军工、电气、光伏等行业。
JC/T 2571-2020《高纯石墨中微量元素的测定》:规定了电感耦合等离子体发射光谱法测定高纯石墨中微量元素的术语和定义、总则、方法原理、干扰消除、试剂和材料、仪器设备、试验方法、测定方法、结果计算、精密度和回收率。本标准适用于灰分小于0.1%的高纯石墨中铝、钡、钙、铁、镁、锰、镍、硅、钠、钛、钒和锌12种元素的测定。
/T 4220-2011《人造石墨晶格参数的测量方法》:规定了X射线粉末衍射(衍射仪法)测量人造石墨晶格参数的原理、内标材料、仪器、样品的制备、测试条件、测试步骤、测试结果的处理和计算以及测试报告的内容。本标准适用于高温热处理后石墨化程度高的人造石墨(如人造金刚石用石墨等)。).
/T 8133-2013《电碳产品理化性能测试方法》:规定了电碳产品理化性能测试方法的一般原则和内容。该标准共18部分,涵盖了电碳产品灰分、硫含量、真密度、堆积密度、气孔率、电阻率、抗折强度、抗压强度、抗拉强度和热膨胀系数的测定方法。
/T 8133.5-2013 电炭制品物理化学性能试验方法 第5部分/T 8133.6-2013 电炭制品物理化学性能试验方法 第6部分/T 8133.13-2013 电炭制品物理化学性能试验方法体积密度:/T 8133.14-2013 电炭制品物理化学性能试验方法气孔率:/T 8133.15-2013 电炭制品物理化学性能试验方法电阻率:/T 8133.2-2013 电炭制品物理化学性能试验方法 第2部分抗折强度:/T 8133.7-2013 电炭制品物理化学性能试验方法 第7部分抗压强度:/T 8133.8-2013 电炭制品物理化学性能试验方法 第8部分抗拉强度:/T 8133.9-2013 电炭制品物理化学性能试验方法 第9部分热膨胀系数:/T 8133.18-2017 电炭制品物理化学性能试验方法 第18部分
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