碳素思考題及答案

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方向的平均大小；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.簡述炭石墨材料的結(jié)構(gòu)多樣性？簡述炭石墨材料的結(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，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.簡述炭石墨材料的主要性能特點。簡述炭石墨材料的主要性能特點。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，常溫下沒有熔點，4000℃開始升華。

3、（4）自潤滑性：在一定濕度下潤滑性能好，但在真空干燥環(huán)境中潤滑性能下降。（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.簡述石墨電極的損耗類型及影響電極消耗的因素。簡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。煤瀝青的粘度隨溫度的變化有那些特點。答：不同軟化點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—氣體常數(shù)；T—絕對溫度；Eη—粘流活化能。（書上P44還有一個公式，打不出來，請自行補(bǔ)充）瀝青粘度與溫度的

8、這種指數(shù)關(guān)系是由于粘性流動活化能條件改變的緣故。當(dāng)提高加熱溫度時，瀝青連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌男螒B(tài)，瀝青從原來的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃右簯B(tài)過程中，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，但其總體趨勢卻是相似的，即固態(tài)煤瀝青熔融呈液態(tài)，經(jīng)過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)過熔融狀態(tài)后，隨著溫度升高，會發(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)芳烴分子逐漸長大和定向排列，同時這些平面狀稠環(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.簡述影響罐式煅燒爐火道溫度的主要因素。簡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，一般來說主要有以下幾個因素：1)燃料燃燒的影響原料煅燒時產(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，否則溫度將會下降，影響煅燒質(zhì)量；如果揮發(fā)分過多，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)分過高導(dǎo)致溫度過高，會燒壞爐體。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