ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прочностные свойства из "Искусственный графит" Деформация в этих условиях составляет при растяжении 0,14 %, при сжатии параллельно плоскости осаждения 0,52 и перпендикулярно к ней 3,4 %. [c.57] В силу высокой анизотропии свойств монокристалл графита, если бы даже промышленность выпускала его в значительных количествах, нашел бы, видимо, лишь ограниченное применение в качестве конструкционного материала. [c.57] Величины модулей упругости для кристаллов искусственного графита существенно отличаются от таковых для монокристаллов в силу влияния различного рода дефектов кристаллической структуры. Низкая по сравнению с монокристаллом прочность искусственных графитов яаляется также следствием различного рода макро- и микро дефектов, наличие которых является характерной особенностью их структуры. [c.57] Кокс связующего имеет более рыхлую и трещиноватую структуру, подобную структуре кускового кокса перед дроблением. Кроме того, пековый кокс обладает более низкрй пикнометрической плотностью (2,14 т/м ) по сравнению с плотностью используемого в наполнителе нефтяного кокса (2,20—2,26 т/м ). Это указывает на более высокую дефектность пекового кокса, чем и обусловливается преимущественное разрушение образцов по связующему. [c.58] Однако если в исходных зернах имеются определенным образом ориентированные трещины, то магистральная трещина имеет возможность беспрепятственно их перерезать. В закритической стадии разрушения, когда скорость распространения магистральной трещины в условиях растяжения велика, при доломе образца трещина также может пересекать отдельные зерна. Магистральная трещина, обходя макроскопические зерна наполнителя, в микрообъеме распространяется обычно по границам кристаллитов и параллельно базисным плоскостям в кристаллите, разрывая слабые связи между ними. Таким образом разрушение происходит по телу и границам малоразориентированных кристаллитов. Поэтому чем меньше диаметр кристаллита, тем труднее магистральной трещине распространяться по материалу. При этом разориентировка кристаллитов создает препятствия, которые трещина должна огибать, проходя более извилистый путь. Отсюда и большая прочность мелкокристаллических материалов. Естественно, что трещина может перерезать отдельные кристаллиты, как и макроскопические зерна, однако такой характер разрушения не является основным. [c.58] Учет влияния на прочность таких макродефектов, как поры и трещины осуществляется в ряде работ путем введения поправки на общую пористость (или плотность), являющуюся одним из основных факторов. Так, в работе [33] для широкого круга графитовых материалов показана справедливость экспоненциальной зависимости, связывающей прочность с общей пористостью, вычисляемой по плотности объемной и пикнометрической. Такая же экспоненциальная зависимость описывает потерю прочности при возникновении дополнительной пористости вследствие окисления [41]. [c.59] Предел прочности при сжатии перечисленных материалов снижается с повышением температуры обработки немонотонно в интервале 2100-2400 °С имеется максимум (рис. 23), который вызван некоторым разупорядочением структуры из-за удаляющихся при графитации гетероатомов. Величина максимума обусловлена особенностями материала у КПГ он оказался наиболее высоким. Замена в нем значительной части непрокаленного кокса природным графитом (материал Ер) приводит к почти полному исчезновению максимума. [c.59] Влияние структурных составляющих на температурную зависимость предела прочности при сжатии иллюстрирует рис. 24. Видно наличие резкого изменения прочности в интервале температур 2100—2300 °С у вариантов графита ГМЗ, изготовленных из коксов вкрапленно-сферо-литовой и сферолитовой структуры со значительным количеством дефектов, но способных при термообработке достаточно хорошо перестраивать структуру. Монотонное и сравнительно слабое изменение прочностных свойств материала из игольчатого кокса (4 в табл. 3) обусловлено высокой упорядоченностью структуры последнего в исходном состоянии. [c.60] Абсолютные значения передела прочности при сжатии во всем интервале измеренных температур наибольшие для материала с микросферолитовой структурой и наименьшие для материала из кокса струйчатой структуры (см. рис. 24). Поскольку плотность образцов вариантов ГМЗ (1—3 в табл. 3) практически одинакова в интервале температур 13(Ю-3000 °С, можно утверждать, что различия в прочности материалов, изготовленных из коксов с добавлением сажи (/) и с различным содержанием карбоидов (2 и J), определяются прежде всего структурными особенностями коксов. На прочностные свойства материала на основе струйчатого кокса (4) оказали влияние как пониженная плотность, так и наибольший и отличный от других вариантов ГМЗ размер кристаллитов. [c.61] Прочность углеродных материалов можно изменять в широких пределах технологическими приемами. Направленное регулирование дисперсной и кристаллической структуры в процессе технологического цикла уже сегодня позволяет получать материалы на основе углерода, существенно различающиеся по физико-механическим и другим важнейшим эксплуатационным свойствам. Так, изменение размера зерна наполнителя существенно повышает прочность графита (табл. 9). [c.61] В той или иной мере указанные условия реализованы на практике при создании мелкозернистых высокопрочных графитов на основе непрокаленного кокса типа МПГ-6 и ЭЭГ. При этом у таких графитов в отличие от полученных на основе прокаленного кокса по классической электродной технологии (АРВ, АРВу и др.) адгезия наполнителя через прослойку карбонизованного связующего частично (МПГ-6) или полностью (ЭЭГ) заменена на автогезию. Дальнейшее увеличение прочности межзеренных границ графита достигается применением термомеханической обработки углеродной шихты с добавками в качестве связующего карбидообразующих элементов - циркония, кремния и др. Процессы взаимодействия легирующих элементов, их карбидов и образующихся при высоких температурах жидких карбид-графитовых эвтектик с твердым углеродом и газовой фазой приводит к увеличению пластичности, прочности, плотности и к совершенствованию кристаллической структуры (рекристаллизованный графит) [42]. Табл. 10 иллюстрирует изложенные выше принципы достижения высокой прочности на примере ряда промышленных марок углеродных материалов. [c.63] Прочностные свойства углеродных материалов, оцениваемые временной прочностью при сжатии, изгибе, растяжении связаны между собой корреляционными соотношениями. Для некоторых получаемых по электродной технологии материалов эти соотношения приведены в табл. 11. [c.63] Примечание. В числителе приведены значения для направления параллельного оси формования, в знаменателе - перпендикулярного. [c.64] Основываясь на многочисленных данных, авторы работы [44] приводят следующие корреляционные соотношения Осж/Ои 2,10(1,61-2,85) ацМр 1,91 (1,47-2,15). Таким образом, по крайней мере, для основной массы конструкционных графитовых материалов, получаемых по электродной технолс гии, можно ограничиться сравнительно простыми, не требующими изготовления образцов сложной формы испытаниями при сжатии и изгибе. Пределы прочности при растяжении и срезе определяются на основе корреляционных соотношений с погрешностью не свыше 10 %, которая ниже, чем вариация прочностных свойств графитовых материалов 15 %. [c.64] Поскольку одним из фа1 торов, определяющих прочностные свойства графита, является общая пористость (или плотность), между плотностью и прочностью графита при достаточно большом числе определений установлена линейная положительная зависимость [46, с. 70—79]. Она справедлива для графита данной марки не в очень широком диапазоне изменения плотности, когда экспоненциальная зависимость между прочностью и пористостью [33] может быть представлена прямой. Авторами работы [46, с. 70—79] предложены эмпирические формулы взаимосвязи физико-механических свойств пяти промышленных марок графитов, позволяющие с достаточной точностью определять наиболее вероятные средние значения основных прочностных характеристик и интервалы их изменения, зная лишь их плотность. [c.64] Это особенно эффективно для замены испытаний образцов расчетом по факультативным показателям для набора данных, выявления их разброса и т.д. [c.64] Выведенные уравнения корреляции для связи пределов прочности при сжатии, изгибе и растяжении с плотностью приведены в табл. 12. Такого же рода уравнения выведены для предела прочности при срезе и для модуля упругости. [c.64] Вернуться к основной статье