等静压石墨地应用、发展及生产实用工艺简介

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1、实用文案等静压石墨的应用、发展及生产工艺简介摘要：本文概括了等静压石墨的特性及主要用途，并对其国内外发展状况作了简单描述。结合部分等静压石墨科研文献及生产专利，对其生产工艺进行了介绍。关键词：等静压石墨特性用途生产工艺等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高，其机械强度反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性、耐化学腐蚀性强、导热性能和导电性能良好；具有优异

2、的机械加工性能。正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇航等领域得到广泛应用，而且，随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。1.等静压石墨的主要用途1.1　太阳能电池及半导体晶片用石墨在太阳能、半导体行业中，大量使用等静压石墨，制作单晶直拉炉热场石墨部件，多晶硅熔铸炉用加热器，化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。近年来，太阳能光伏发电发展迅猛，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。目前，单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨也有了更高的要求，即：更大规格、更高

3、强度、更高纯度。1.2　核石墨等静压石墨具有中等的力学性能，特别出色的高温力学性能，导热系数大，线膨胀系数低。在高温气冷堆中，主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料，同核燃料一道构成核燃料组件。在400~1200℃的温度下，受高能γ射线和快中子的放射线，时间长达数年之久，容易造成辐照损伤，从而改变石墨的结构和性质，所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。目前，我国只能生产少量的高温气冷反应堆用核石墨，主要还是依赖进口。标准文档实用文案1.3　电极石墨石墨无熔点，是电的良导体，抗热震性好，是极佳的电火花加工电极

4、材料。普通石墨材料，为粗颗粒结构低密度各向异性石墨，不能满足电火花加工的需求，而等静压石墨电极结构均匀、致密、加工精度高，可以满足这方面的要求。1.4　连续铸造结晶器石墨及模具石墨主要用于连续铸造结晶器与超硬材料生产用能耐高温、高压的模具材料。等静压石墨由于它的微粒子结构、较高的机械强度、均匀的热传导，使连铸与模压的产品表面光滑，内在质量高，使用寿命长，是结晶器的最佳材料。而且对于大型烧结材料，模具壁的厚度应尽可能薄，必须使用强度很高的细结构各向同性石墨。1.5　其它用途在炭刷、机械密封、触轮的集电板等处使用，要求加工精度的同时，

5、高润滑性和高导电性是极其重要的。普通石墨材料，需要用树脂、金属进行浸渍处理，以提高强度和气密性，但在耐腐蚀和耐高温性能上限制其使用范围。等静压石墨摩擦系数低、导热性能好，常用作轴承、机械密封用密封环、活塞环等滑动摩擦材料。此外，等静压石墨还用于制作金刚石工具，光纤拉丝机的热场部件(加热器、保温筒等)，真空热处理炉的热场部件(加热器、承载框等)，以及精密石墨热交换器。1.等静压石墨的发展状况由于高密度各向同性碳材料的性能优良、用途广泛、附加值高，各发达国家都投入较多的人力物力开发该材料。据日本相关资料，由于等静压石墨材料的开发，炭石

6、墨材料的年产值每五年就翻一番。目前，我国高端等静压石墨产品主要依赖进口，有统计表明，其中约80%来自于日本，其余来自于欧美。美国是世界上最早研制和生产等静压石墨的国家，上世纪50年代末就有产品面市。目前，在美国生产经营等静压石墨的著名企业有：POCO公司、尤卡碳素公司、大湖碳素公司、圣玛丽工厂等。其中圣玛丽工厂在上世纪90年代末，就能生产规格为Ф1250mm×2000mm的大型等静压石墨材料。标准文档实用文案日本原子能研究所于1971年设立石墨材料研究室，设计研究多用途高温气冷堆用等静压石墨材料，很快便取得了突破性进展。1978年

7、，吴羽化学工业公司同东北协和炭素公司，联合开发出了不使用粘结剂的，自烧结等静压石墨的工业生产技术。1999年，东洋碳素公司已批量生产Ф1500mm×2000mm的大规格等静压石墨，并具备生产Ф＞2000mm的等静压石墨的能力。目前，日本的等静压石墨无论是在产量、质量、品种还是规格上都达到了世界先进水平，是我国高端等静压石墨产品的主要进口国。我国在等静压石墨的开发方面，处于起步阶段,与发达国家相比存在较大差距。中国科学院山西煤炭化学研究所、北京化工大学、湖南大学、天津大学、东新电炭公司等单位和企业，正在从事自烧结高性能碳材料相关方面

8、的探索和研究。而连铸结晶器石墨的研究与生产，开始于上世纪七十年代初,目前，国内从事该项目研究和生产的企业有兰州炭素厂、上海炭素厂、东新炭素厂、哈尔滨炭素厂、哈尔滨电炭研究所、吉林炭素厂等，但制造工艺和产品性能与国外相比有较大差距。1.等静压石墨的生