各向同性石墨结构与工艺条件的关系

对比研究国外石墨IG-11、NBG-18和国产石墨HSM-SC的各向同性度、气孔直径、气孔形貌和微晶状态,探讨其结构差异.研究发现,国外石墨在各向同性度的控制上优于国产石墨;采用细颗粒配料方式下焦颗粒平均直径对石墨内部气孔直径的大小影响较大;在相同工艺条件下,采用细颗粒配料方式的石墨力学性能更好;细颗粒各向同性石墨质量与改进混捏均匀性有重要联系;利用X射线衍射谱中石墨(002)衍射峰的半高宽可以定性评价石墨化程度.探讨了国外各向同性石墨制备工艺中值得借鉴的地方.

响应曲面法优化各向同性石墨的冷等静压成型工艺

以成型压力、保压时间、升压速率和降压速率为考察因素,通过单因素条件实验确定各向同性石墨的成型工艺参数为:成型压力300MPa、保压时间10min以及升/降压速率都为1MPa/s。然后采用Box-Behnken的中心组合实验设计及响应曲面分析法对冷等静压成型工艺进行研究,得到体积密度的预测模型。结果表明:体积密度=1.30+0.011A-5.333×10-4 B-1.558×10-3 C-7.750×10-4 D-1.650×10-3 AB-1.350×10-3 AC+4.000×10-4 AD-9.500×10-4 BC+5.000×10-5 BD+1.725×10-3 CD-3.601×10-3 A2-1.001×10-3 B2-9.883×10-4 C2-7.383×10-4 D2,优化得到最佳成型工艺条件为:成型压力349 MPa、保压时间13min、升压速率0.5 MPa/s、降压速率0.6 MPa/s。因素分析表明,成型压力和保压时间对压坯体积密度的影响显著;在最佳成型工艺参数下进行实验,压坯体积密度的实验值与理论值吻合较好,二者相差0.3%,且能有效消除拱桥效应。

微晶石墨制备各向同性石墨的研究

本文研究了以天然微晶石墨为骨料制备各向同性石墨材料的可能性,对比传统骨料发现,微晶石墨模压制备的样品具有较低的各向异性指数1.11,较高的体积密度1.73g/cm3及良好的力学性能。以微晶石墨做为骨料采用等静压成型时,样品的各向异性指数低于1.05。同时还研究了粒度配比、浸渍工艺、粘结剂含量对材料性能的影响。

以石油焦和高温煤沥青制备各向同性石墨材料的研究

以煅后石油焦为骨料,高温煤沥青为黏结剂,采用冷混捏球磨,经过冷等静压工艺在不同压力下制得各向同性石墨材料,并对不同成型压力下制备所得材料的微观结构和物理性能进行分析。结果表明,当骨料颗粒平均尺寸d50约为21μm,黏结剂含量为33%时,其适宜的成型压力为80～100MPa;在不同的成型压力下制备各向同性石墨材料,应采用不同的焙烧和石墨化升温曲线;提高成型压力、减少骨料石油焦中大尺寸片状结构颗粒的数量及增强骨料和黏结剂混捏的均匀性,均有利于提高所制备各向同性石墨材料的物理性能;采用高温煤沥青作为黏结剂,有利于提高各向同性石墨材料的导热率和电学性能。

TiC改性碳纳米管增强中间相炭微球制备各向同性石墨

采用无压放电等离子烧结技术,用纳米TiC改性多壁碳纳米管(MWCNTs),将纳米TiC改性后的碳纳米管(T-CNTs)掺杂到中间相炭微球(MCMB)中以制备高性能的各向同性石墨材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微(TEM)等对T-CNTs和制备的石墨材料结构进行表征;并采用万能试验机、激光导热仪和热膨胀系数仪测试了制备石墨材料的力学性能和热学性能。结果表明,纳米TiC成功的附着在CNTs的表面。与未添加T-CNTs的各向同性石墨相比,T-CNTs/MCMB各向同性石墨材料其力学强度有显著的提高,材料的抗折强度提高了70%,石墨化度提高10%,热学性能也有不同程度的提高。

国内冷等静压各向同性石墨的发展

评述了国内冷等静压各向同性石墨的发展历史,介绍了各向同性石墨的生产企业及其产品性能与应用。

日本采用冷等静压设备制造各向同性石墨的发展

评述了日本采用冷等静压设备制造各向同性石墨的历史及其发展。介绍了日本各向同性石墨的型号、性能与应用。

浅谈日本各向同性石墨材料

各向同性石墨材料是近年来被开发并广为应用的一种新型炭素材料。本文主要介绍日本在制造该类炭材料方面的现状及所使用的原材料、设备情况,并对一些工艺方法作了介绍。

日本冷等静压各向同性石墨的发展

评述了日本采用冷等静压设备制造各向同性石墨的历史及其发展。介绍了日本各向同性石墨的型号。

美、德、法、俄、波冷等静压各向同性石墨的发展

叙述了美国、德国、法国、俄罗斯、波兰冷等静压各向同性石墨的发展历史,重点介绍了这些国家该类产品的新老品种、特点、性能及应用等情况。

日本高密度高强度各向同性石墨的开发

日本自1970年开始，积极致力于高密度高强度各向同性石墨的开发，以满足电火花加工、连续铸造、热压模具以及石墨等用途的需求，1976实现工业化生产，1978年前后，不使用粘结剂的自烧结工艺研究取得重大进展，在世界上首先实现工业化生产。由于市场需要，特别是半导体工业的需求急剧增加，产量大幅度提高，高密度高强度向同性石墨是一种高性能多用途高附加值的新型材料，具有广阔的市场前景，目前已广泛用于冶金、机械、电工、化工、石油化工以及原子能、宇航等工业部门和高新技术领域。

日本采用冷等静压设备制造各向同性石墨的发展

评述了日本采用冷等静压设备制造各向同性石墨的历史及其发展。介绍了日本各向同性石墨的型号、性能与应用。

各向同性石墨原料的选择

各向同性石墨材料具有一系列优异的性能,被广泛应用于半导体工业、光伏产业、核能、电火花加工等领域。综述了制备各向同性石墨所用的原料,从有无添加黏结剂方面讨论用不同原料制备的各向同性石墨在生产工艺及产品性能方面的差异。

各向同性石墨原料之各向同性焦

各向同性石墨由于其杰出的物理化学性能,广泛应用于机械、冶金、原子能、铝电解等领域。本文简述了各向同性石墨材料的原料及制备方法,主要介绍了一种新的原料各向同性焦及其制备各向同性石墨的优越性。

各向同性热解石墨在压痕试验中的尺寸效应

为促进各向同性热解石墨的精密/超精密加工技术的发展,采用压痕试验的方法研究了其在纳米/微米尺度上的尺寸效应。在确立压痕试验中使用载荷可行性域的基础上,对不同载荷作用条件下存在的尺寸效应进行了研究。结果表明,为提高尺寸效应分析的准确性,本试验条件下所施加的载荷应大于450μN,且各向同性热解石墨压痕试验中硬度及弹性模量均存在一定的尺寸效应。同时,尺寸效应主要是由各向同性热解石墨表面附近球形单元内部的位错运动引起的。位错滑移阻碍较小时产生的尺寸效应较明显,位错滑移阻碍较大时产生的尺寸效应并不显著。

各向同性热解石墨超精密车削加工机理研究

通过各向同性热解石墨的纳米印压试验结果分析,并结合基于晶体结构和压头形状的应变梯度理论研究,计算出各向同性热解石墨材料发生脆塑性转变的临界切削厚度,其临界切削厚度在(335.63～1343.15)nm之间,在此范围内各向同性热解石墨材料发生了脆塑性转变,主要以塑性方式去除为主。根据脆性材料超精密切削中的脆塑性转变机理,建立了各向同性热解石墨超精密车削加工模型,并通过超精密车削试验对研究结果进行验证,表明了所建立超精密切削模型的准确性。

工艺参数对各向同性热解石墨超精密加工质量的影响

各向同性热解石墨作为一种典型的脆性材料,其切削加工问题非常突出,表面质量难以控制。使用PCD刀具进行切削试验,主要分析了切削速度、切削深度、进给量等切削参数以及刀具前角对加工表面粗糙度的影响。通过对试验结果的研究分析表明:进给量对表面粗糙度的影响最大,切削速度和背吃刀量对表面粗糙度的影响较小,而增大刀具负前角有利于改善各向同性热解石墨的加工表面质量。

各向同性热解石墨的纳米压痕试验与有限元仿真研究

通过对各向同性热解石墨进行了纳米压痕试验,得到了其材料的载荷-位移曲线。并根据Olive和Pharr理论算出了其硬度与弹性模量值,得到了主要的材料性能。在纳米压痕试验的基础上,通过有限元单元法建立了纳米压痕试验的数值模型,通过比较有限元所拟合的载荷-位移曲线和实际纳米压痕试验所得到的曲线,进行相应的修正,最后得到了该材料的塑性性能,也证明了有限元仿真的可行性。

聚晶金刚石刀具切削各向同性热解石墨过程中的磨损机理

针对各向同性热解石墨切削过程中刀具磨损过快的问题,采用聚晶金刚石(PCD)刀具进行了切削加工试验。研究了切削过程中PCD刀具的磨损形式、磨损规律以及刀具磨损对表面加工质量的影响。试验结果表明:PCD刀具磨损主要发生在后刀面上,磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。磨损区域可以分为平行沟槽和严重磨损两种形貌。初始磨损阶段,磨损带长度急剧增大,并在切削1200m后进入正常磨损阶段。切削过程中还出现了石墨切屑在磨损区域的黏附堆积和刀具崩刃现象。切削初期,随着切削距离的增大,加工表面粗糙度值急剧增大,切削距离为600m时表面粗糙度达到最大值1.7μm。

各向同性热解石墨硬度逆压痕尺寸效应研究

为实现各向同性热解石墨材料的高质量精密切削加工,采用维氏压痕试验的方法,研究了各向同性热解石墨在微观尺度上的硬度变化规律。试验结果表明各向同性热解石墨在微观尺度上存在明显的硬度压痕尺寸效应(ISE)现象,且使用Meyer方程判定出该尺寸效应为逆压痕尺寸效应(RISE)现象。同时,使用比例试样阻力(PSR)模型得出各向同性热解石墨的真实硬度HV值以及测试硬度时应采取的合适载荷范围。各向同性热解石墨逆压痕尺寸效应形成的主要原因是位错滑移到晶界处造成位错增殖以及位错塞积,以及在晶界中发生位错交割使材料发生剧烈塑性变形造成裂纹萌生,进而发生加工硬化的现象,在压痕试验中即表现为硬度的逆尺寸效应。