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石墨性能

石墨性能

石墨有兩種不同燒結石墨：碳石墨和電化石墨。前者質硬而脆，后者質軟、強度低、自潤滑性好。

石墨具有良好的自潤滑性和良好的導熱性，具有良好的耐腐蝕性但不耐強氧化介質，具有抗熱沖擊性和低摩擦因數。然而石墨存在著氣孔率大、機械強度低的缺點。因此石墨用作軟面材料時，需要用浸漬等辦法來填塞孔隙，提高機械強度。

選擇合適的浸漬劑是非常重要的。浸漬劑的性質決定了浸漬石墨的化學穩定性、熱穩定性、機械強度、使用溫度等。常用的浸漬樹脂有酚醛樹脂、環氧樹脂、呋喃樹脂等。酚醛樹脂耐酸性較好，環氧樹脂耐堿性好，而呋喃樹脂耐酸性和耐堿性均較好。常用的浸漬金屬有巴氏合金、銅合金、鋁合金、銻合金等。浸漬金屬石墨主要用90MPa，使用溫度可達500℃；浸銅或銅合金的碳石墨使用溫度為300℃；浸巴氏合金的碳石墨使用溫度為120～180℃。

下表所列為碳石墨材料性能。

牌號	材料	體積密度/g.cm-3	硬度/HS	抗彎強度/MPa	抗壓強度/MPa	膨脹系數/C^-1	氣孔率/%	使用溫度/℃
M121	碳石墨	1.56	65	25.5	73.65	4.0×10^-6	17	350
M106H M120H M204H M220H	浸環氧樹脂碳石墨	1.60 1.68 1.90 1.90	60 60 40 45	29.42 41.19 29.42 39.23	107.87 88.26 68.65 83.36	11.0×10^-6 11.0×10^-6 8.0×10^-6 11.0×10^-6	5 5 5 5	200 200 200 200
M106K^①	浸呋喃樹脂碳石墨	1.69	80	50	117.68	11.0×10^-6	5	220
M232L	浸鋁合金碳石墨	2.15	40	98.065	196.13	8.0×10^-6	4	400
M106Y M232Y	浸巴氏合金碳石墨	2.36 2.06	60 50	58.84 39.23	196.13 147.1	6.0×10^-6 6.0×10^-6	5 5	180 180
M158K^②	浸呋喃樹脂碳石墨	1.68	75～85	58.84～68.65	58.84～68.65	4.0×10^-6 ～6.0×10^-6	<1	-103～250
M158H^②	浸環氧樹脂碳石墨	1.70	65～76	196.13～294.2	147.1～196.13	4.0×10^-6 ～6.0×10^-6	<1	-103～230

①導熱率為4.187W/（m.K）;

②導熱率為5.44～6.28W/（m.K）

硅化石墨是碳石墨材料經硅化處理而得的碳化硅-碳復合材料。硅化處理的方法有化學氣相反應法（CVR）和液硅浸滲法。化學氣相沉積法為美國和日本采用，而俄羅斯和德國則用液硅浸滲法。前者Si或SiO氣體在1800～2200℃的高溫下作硅化反應將表面轉化為SiC；而后者利用液體硅代替Si蒸汽或SiC氣體與CVR同樣作硅化處理。表7-20及表7-21列出了國內外硅化石墨的物理性能。

（4）表7-20CVR法硅化石墨的物理-力學性能

生產廠家	牌號	體積密度/g.cm-3	硬度	抗拉強度/MPa	抗彎強度/MPa	彈性模量/MPa	膨脹系數/C^-1	抗壓強度/MPa	熱導率W/（m.K）^-1	*高工作溫度/℃
生產廠家	牌號	體積密度/g.cm-3	硬度	抗拉強度/MPa	抗彎強度/MPa	彈性模量/MPa	膨脹系數/C^-1	抗壓強度/MPa	熱導率W/（m.K）^-1	空氣中	惰性氣氛中
日本鷹公司	ES-1^① ES-3	2.8 1.8	95～105（HS） 85～100（HS）	22.6 42.2	68.6 83.4	114×10³ 24×10³	4.5×10^-6 4.2×10^-6	129 147	50 70.95	200 400
日本皮拉公司	P1	1.84	3500（HV）	34.3	58.8	11.8×10³	4×10^-6	117.7	110.5	400	1600
日本日立化成公司	HSC HSC^①	1.85 2.00	3000（HV） 3000（HV）		59 68.6	35×10³ 41×10³	4.4×10^-6 4.4×10^-6		116.32 116.32
美國純碳公司	PE-6923^①	2.15	100（HV）	34	55	28×10³	4.4×10^-6	138	68.63	260
英國加布蘭達夫公司	SiC-V	1.9	18.62（HV）	10.34		15.85×10³	4.1×10^-6	82.73	51.92	371
中國東新電碳廠	M456	1.84	100（HV） 2500（HV）		58.8	35×10³	3.7（200℃）×10^-6	118
日本東芝陶瓷公司	PADLTTE	2.54	2000（HV）	49	196	176×10³	4.1×10^-6

① 浸漬樹脂。

（5）表7-21液硅浸滲硅化石墨

性能	廠家
	俄羅斯新齊略賓斯克			德國順克埃貝公司
	牌號
	C-T	C-TT	CTII-0.5	U8019
體積密度/g.cm-3 抗壓強度/MPa 抗彎強度/MPa 抗拉強度/MPa 彈性模量/MPa 電阻系數μΩ.cm 沖擊韌性/J.m^-2 斷裂韌性K_IC/N.mm^-3/2 疲勞強度/MPa 導熱系數/W.（m.℃）^-1 線膨脹系數/℃^-1 摩擦因數	2.5～2.7 294～314 88.3～108 39～49 88×10^-3 2700 100～120 4.6×10^-6 0.05	2.4～2.6 412～441 98～118 49～59 125×10³ 3900 150～175 4.2×10^-6 0.04	2.5 235 76.5 39 58×10³ 2300 100 3.8×10^-6 ～4.0×10^-6 0.04	2.65 190 140×10³ 130 1500 100 150 70 45×10^-6 （20～1000℃）

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