Лаб-3 Изделия из редких металлов

C, графит

   Графит - жирное на ощупь вещество черного или серо-черного цвета с металлическим блеском. Кристаллическая решетка графита гексагональная, теоретическая плотность 2,267 г/см³. Известна также модификация с ромбоэдрической решеткой  В природном графите содержание ромбоэдрической структуры доходит до 30%, в искусственно полученных графитах наблюдается только гексагональная модификация. При 2230-3030^oС ромбоэдрический графит полностью переходит в гексагональный.

  Искусственно графит получают следующими способами:

 -   нагреванием смеси кокса или каменного угля с пеком (т. наз. ачесоновский графит);

- термомеханической  обработкой смеси, содержащей кокс, пек, природный графит и карбидообразующие элементы (рекристаллизованный графит);

-   пиролизом газообразных углеводородов (пирографит).

-  к разновидностям искусственно полученного графита относят также доменный графит, который выделяется при медленном охлаждении больших масс чугуна и карбидный графит, который образуется при термическом  разложении карбидов.

   При атмосферном давлении выше 2000 °С графит возгоняется. При высоких давлениях и нагревании образуется алмаз

   Высокая анизотропия свойств монокристаллов графита обусловлена строением его кристаллической решетки.

   В направлении базисных плоскостей тепловое расширение графита до 427 °С отрицательно (т.е. графит сжимается), выше этой температуры тепловое расширение становится положительным, в перпендикулярных направлениях, тепловое расширение положительно, температурный коэффициент линейного расширения практически не зависит от температуры и превышает более чем в 20 раз среднее абсолютное значение этого коэфициента для базисных плоскостей.

   Для монокристаллов графита отношение значений теплопроводности в направлениях, параллельном и перпендикулярном базисным плоскостям, может достигать 5 и более.

  Электрическая проводимость монокристаллов графита в направлении, параллельном базисной плоскости близка к металлической, в перпендикулярном - в сотни раз меньше, чем у металлов.   Наивысшую электрич. проводимость имеет рекристаллизованный графит.

     Монокристаллы графита диамагнитны,

   Графит инертен при нормальных условиях. Окисляется кислородом воздуха до СО₂ выше 400°С. Окисление графита ускоряется в присутствии металлов и замедляется в присутствии хлора, соединений фосфора и бора. С молекулярным азотом графит практически не реагирует, с атомарным при обычной температуре образует цианоген C₂N₂

   С большинством металлов и их оксидов, а также со многими неметаллами графит дает карбиды. Со всеми щелочными металлами, некоторыми галогенидами, оксифторидами, галогеноксидами, оксидами и сульфидами металлов образует соединения включения, с нитридами металлов выше 1000 °С- твердые растворы нитридов и карбидов, с боридами и карбидами - эвтектические смеси с температурами плавления 1800-3200°С.

   Графит стоек к действию кислот, растворов солей, расплавов фторидов, сульфидов, теллуридов, органических соединений, жидких углеводородов и др., реагирует с растворами щелочей, жидкими окислителями и рядом хлор- и фторорганических соединений.

   Наиболее химически и термически стоек пирографит. Он практически непроницаем для газов и жидкостей, при 600 °С его стойкость к окислению во много раз выше, чем у других графитов. В инертной среде пирографит работоспособен при 2000 °С в течение длительного времени.