GRAFIT PRASOWANY - PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI

Większość właściwości grafitu wynika z heksagonalnej budowy krystalitów, gdzie energia wiązań atomów powoduje najwyższą, znaną w przyrodzie wytrzymałość. Większość syntetycznych materiałów grafitowych nie posiada idealnej struktury (jak na rysunku poniżej), lecz formę przejściową pomiędzy węglem amorficznym a kryształem grafitu. Stopień uporządkowania tej struktury wyznacza jakość grafitu i jego podstawowe właściwości.

Wysoka przewodność cieplna

Przewodność cieplna grafitu plasuje się na poziomie większości metali. Przekracza przewodność żelaza i stali, a ustępuje miedzi i aluminium. Dobre przewodnictwo grafitu wpływa na jego wysoką odporność termiczną oraz zabezpiecza przed uszkodzeniem lub przegrzaniem w aplikacjach dynamicznych jako elementy uszczelniające, łożyskujące, ślizgowe.

Dobra przewodność elektryczna

Jedną z najbardziej przydatnych cech grafitu jest jego zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego. Właściwość ta w połączeniu z wysoką odpornością na temperatury powoduje szerokie zastosowanie grafitu w elektrotechnice, a także w metalurgii i przemyśle maszynowym. Oporność elektryczna grafitu maleje wraz ze wzrostem temperatury w zakresie 400 do 600°C, powyżej tego zakresu nieznacznie wzrasta. Rezystywność grafitu można kontrolować w procesie produkcyjnym, stosując modyfikowane materiały wsadowe, lub przez nasycanie gotowych produktów metalami.

Niska reaktywność i odporność na większość czynników chemicznych

Grafit jest chemicznie stabilny w normalnych warunkach oraz odporny na większość kwasów i alkaliów, poza silnie utleniającymi, jak woda królewska i ciekły tlen. Natomiast w wysokich temperaturach, reaguje z otaczającym go gazem i niektórymi metalami. Grafit nie topi się jak większość metali w wysokich temperaturach, lecz ulega sublimacji.

Wysoka ogniotrwałość i odporność na szok termiczny

Rozszerzalność cieplna grafitu w stosunku do innych materiałów wysokotemperaturowych, plasuje się na znacznie niższym poziomie, natomiast przewodność cieplna i wytrzymałość mechaniczna jest na podobnym poziomie i zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury.

Z tego faktu wynika bardzo dobra wytrzymałość na szok termiczny, którą zwykle określa się następującym empirycznym wzorem:

gdzie:
K: przewodność cieplna (W/mK)
S: wytrzymałość na rozciąganie (MPa)
δ: wsp. rozszerzalności cieplnej
(x10-6/°C)
E: moduł Younga (Gpa)

Dobra wytrzymałość mechaniczna w wysokich temperaturach

Wytrzymałość mechaniczna grafitu rośnie wraz ze wzrostem temperatury i osiąga podwójną wartość. W temperaturach powyżej 2500°C ta właściwość powoduje, że grafit jest lepszym materiałem konstrukcyjnym dla wysokich temperatur niż stopy z trudnotopliwych metali. Wytrzymałość na ściskanie w graficie koreluje z wytrzymałością na zginanie, która stanowi około połowy jej wartości dla większości gatunków grafitu.

Grafit prasowany ma mniejszą wytrzymałość niż metale i większość materiałów ceramicznych w temperaturze otoczenia. Aczkolwiek, w wysokich temperaturach nie jest już tak samo i powyżej 2000°C, grafit prasowany jest pierwszorzędnym materiałem konstrukcyjnym. Jako że grafit prasowany ma niską gęstość w porównaniu z tymi materiałami wysokotemperaturowymi, jego wytrzymałość właściwa do innych materiałów jest relatywnie wysoka.

Samosmarowność i wysoka odporność na zużycie

Ze względu na łuskową budowę kryształów grafitu i łatwość przesuwania i odrywania się pojedynczych płaszczyzn, grafit pokrywa powierzchnie współpracujących elementów maszyn cienkim filmem grafenowym. Powoduje to efekt smarowania laminarnego w każdych warunkach, nawet po wyschnięciu innych smarów, a także w wysokich temperaturach. Strukturę łuskową grafit zachowuje nawet przy dużym zużyciu i przy największym rozdrobnieniu ziaren.