石墨的强度特性可综合以下方面进行说明:
一、基础强度数据
硬度范围 石墨的硬度通常以肖氏硬度表示,天然石墨的硬度为40-45,等静压石墨可达50-55。 *注:高纯度石墨硬度较高,但普通石墨可能因杂质含量不同有所变化。
高温性能
- 熔点高达3850℃,沸点4250℃,在超高温环境(如电弧灼烧)中重量损失小,热膨胀系数低。 - 温度每升高100℃,强度可提高约30%-50%,2000℃时强度提升至常温时的2倍。
二、力学性能特点
抗拉强度
电极类石墨材料(如碳化硅石墨)的抗拉强度可达7.4-7.8MPa(直径75-400mm),而普通石墨抗拉强度较低。 *注:高纯度或复合石墨可显著提高抗拉强度。
抗压与抗弯强度
石墨在高温下仍保持较高抗压性能,抗弯强度随温度升高而增强。
断裂韧性
通过调整石墨结构(如层压或浸渍树脂),可提高其抗裂纹扩展能力,但纯石墨本身脆性较大。
三、温度对强度的影响
低温性能: 常温下石墨强度较低,但加热至600℃后随温度升高而提升。- 高温强化
四、应用与改进
石墨常与其他材料复合(如金属、树脂)以提升机械强度,例如:
电极材料:通过浸渍贵金属(如铂、铱)提高导电性和抗拉强度。- 耐磨部件:与陶瓷或金属基体复合,增强耐磨性和抗冲击性能。
总结:石墨基础强度较低,但高温性能优异,且可通过复合工艺显著提升机械强度,适用于高温、高导电、高导热等特殊场景。