В останні роки були створені волоконні вугільні сорбіт-ти, а на їх основі - спеціальні тканини, повсть і т. П. У ракетній техніці завдяки застосуванню сорбентів, прийняття інших заходів, вдалося створити «чисту» атмосферу, вільну від парів компо-нентов палива і газовиділення неметалічних матеріалів в від-секах ракет і транспортно-пускових контейнерах. У зв'язку з підвищеними-ням робочих температур в ракетній і ядерній техніці, енер-тику, металургії особливого значення набули карбіди багатьох ту-гоплавкіх металів. Цьому буде присвячена окрема глава.
З табл. 17 видно, що вуглець реагує з металами і Немі-Таллі, т. Е. Має амфотерні властивості. Це обумовлюються лено наявністю 4-х електронів на зовнішній оболонці на Подуров-нях 2s 2 і 2р 2.
6.4. отримання
Специфіка застосування вуглецевих матеріалів обумовлює перелік вихідних сировинних матеріалів і технологію виробництва. У цьому параграфі розглянемо технологію отримання графіту. От-но буде розглянута технологія отримання вуглецевих волокон.
Незважаючи на те, що графіт володіє багатьма металевими властивостями, технологія отримання заготовок з нього ближче до тако-виття з КМ і кераміки.
Найважливіші вихідні матеріали:
нафтовий кокс; сажа;
пековий кокс; деревне вугілля;
антрацит сполучні матеріали;
натуральний графіт; спеціальні добавки.
6.4.1. Характеристика вихідних матеріалів і
Нафтовий кокс. Продукт перегонки нафти. Спочатку отримують не-фтяной пек (смолу), яка складає 8. 10% від нафти, що переробляється. Це - важка фракція або крекінг-залишок. З отриманого пеку шляхом полімеризації і карбонізації отримують нафтовий кокс. Він також становить 10% від пеку або 1% від переганяється нафти.
Пековий кокс. Продукт розкладання кам'яновугільного пеку, який утворюється при коксуванні вугілля.
Сажа. Продукт розкладання вуглеводнів при обмеженому доступі повітря або при повному його відсутності. Є багато раз-новідностей сажі, що відрізняються способом отримання і вихідною сировиною. Буває газова, канальна, лампова, ацетиленовий і т. П.
Має високу хімічну активність, малими розмірами годину-тиц, особливої кристалічною структурою, подібною структурою графи-та, але її шестикутні сітки вигнуті. З відкриттям Карбин і фул- Лерен погляд на кристалічну структуру сажі, можливо, изме-нітся. Якість сажі залежить від температури графитизации, яка може досягати 3 100 ДО Розмір частинок - 10. 350 нм (100. 3 500 А). Іноді говорять про білу сажі, але це може бути аморфний оксид крем-ня, нітриди, які вводяться як пігменти або тверді мастила.
Деревне вугілля. Випалюється з березових дров в спеціальних ретортах при температурі 600. 650 К без доступу повітря.
Сполучні матеріали. Це - нафтової і кам'яновугільні пеки, кам'яновугільні, фенольні, фурановиє і інші смоли, дьоготь.
Спеціальні добавки. Вводяться для додання необхідних властивостей вугільним матеріалами в таких виробах, як щітки, контак-ти і т. П. В якості добавок використовують мідь, срібло та ін.
Подрібнені сировинні матеріали і сполучна змішуються в певних пропорціях. З суміші пресуються заготівлі або го-товие вироби - в прес-формах або на прошивних пресах.
Спресовані заготівлі піддаються випалу, який про-виходить в три стадії:
полімеризація і видалення летких речовин при температурі 500. 550 К;
піроліз і коксування сполучного в камерних печах при температурі 1 200. 1 700 К, при цьому відбувається подальше видалити-ня летючих, перебудова коксового речовини, утворення пор; в цілому цей процес називається карбонізацією.
графітації - процес високотемпературної обробки вугле- рідних матеріалів, при якому відбувається переклад їх в перебуваючи-ня кристалічного графіту; температура повної графитации в залежності від сировини, призначення готових виробів коливається від 2 500 до 3 300 К, при цьому, підвищення температури скорочує весь процес і покращує якість.
Всі названі перетворення відбуваються і при роботі полімерних ерозиційностіцкого матеріалів в високотемпературних газових пото-ках, що дуже важливо, т. К. При цьому підвищується ефективна ентальпія ТЗП. Так як при полімеризації, карбонізації та графітації происхо-дит видалення летючих речовин, структурна перебудова, в углеродіс-тих і графітізованних матеріалах утворюються пори, причому поріс тости може доходити до 50%, наприклад в графіті прог -2400.
Іноді спеціально отримують пористі заготовки вуглецевих матеріалів з тим, щоб потім піддати їх просочення необхід-мимі компонентами залежно від застосування.
Якщо необхідний щільний графіт, то отримані заготовки по-сле графитации або карбонізації просочують пеками або смола-ми - під тиском в спеціальних ретортах або гідроклавах. Пос-ле цього заготовки знову піддають всіх стадіях випалу.
Операції просочення-випалу повторюються кілька разів. Мар-Кіровка деяких графітів повністю відображає кількість цих операцій. Наприклад, маркування ЗОПГ означає: 3 випалу, про-Пітко, графитации; 50ПГ-3000-24 - це 5 циклів, плюс 24 години об-Жига при температурі 3 000 ° С (3 273 К).
Графітації проводиться в печах опору або індукції-ційних, в яких в якості нагрівача служать самі графітіруе- мие заготовки з ущільненими зазорами між ними за допомогою графітової крихти.
Процес цей дуже відповідальний, особливо здатні вплинути-ями непередбачене відключення електроенергії, т. К. При цьому руйнуються водоохолоджувані струмопідведення і інші системи, що може вивести піч з ладу і порушити весь хід процесу, перервати або зовсім зупинити графітації. Тривалість повного цик-ла виготовлення деяких графітізованних матеріалів становить кілька місяців (іноді більше 6). Тому на заводах, виробляючи-щих подібну продукцію і за традицією званих електродними, встановлюються кілька паралельних ліній [25-31].