影響（xiǎng）炭材（cái）料石墨化程度的外部因素主要有哪些

影響（xiǎng）炭材料石墨化程度的外部（bù）因素主要有哪些溫度與石墨化過程

石（shí）油焦、瀝青焦等易（yì）石墨化炭其微晶結構的（de）基（jī）本單元是以碳原子（zǐ）為主（zhǔ）體的（de）多層疊合芳香烴縮合環（huán）片狀（zhuàng）體，但是（shì）片狀體的尺寸較小，層麵間距較大。要使石油（yóu）焦、瀝青（qīng）焦的微晶（jīng）結構形成石墨晶體結構，芳香烴縮合環片狀體的尺寸和層麵間距必須達到接近天然石墨的晶格尺寸，才能顯示出石墨的物理（lǐ）化（huà）學性質（主（zhǔ）要看材料（liào）的真密度與電阻率、硬（yìng）度（dù）和潤（rùn）滑）。一定要有足夠的能（néng）量才能使芳（fāng）香（xiāng）烴縮合環片狀體的尺寸增加和層（céng）麵間距縮小，這個能量由高溫（wēn）來提供。在石墨化過程的第一階段（溫度在1000~1800℃之間），所產生的變化可以看作是炭化作用的深化，微晶周圍的弱（ruò）極性鍵被切斷，如（rú）CC單鍵和（hé）C-H、C=O等異性原子間的（de）鍵，由此（cǐ）引起氣化逸散和（hé）伴隨碳原子在（zài）層麵上的融並而來（lái）的微晶尺寸（微晶片（piàn）狀體的寬度）的增（zēng）大。一般情況下，石（shí）油焦需要（yào）加熱到1700℃以（yǐ）上片狀體尺寸才有較（jiào）明顯（xiǎn）的增長，而瀝青（qīng）焦的（de）石墨化需要更高的起（qǐ）點溫度。難石墨化炭（硬炭（tàn））甚至經過3000℃的高溫熱處理，它的L值仍然不超過7nm，平行疊合層數N還在12以下。另一方麵軟炭隻經過1720℃的（de）熱處理，它的L值已（yǐ）經達（dá）到7nm，平（píng）行疊（dié）合層數已超過30。以普通級別的石油焦（jiāo）為原料生產普通功率石墨電極的石墨化溫（wēn）度應達（dá）到2500℃左右，大規格成品（pǐn）石墨電極（jí）的電（diàn）阻率可降低到（dào）7~9u·m，真密度達到2.21g/cm3以上。以針狀焦為原料生產超高功（gōng）率石墨電極的石（shí）墨化溫度應達到2800~3000℃，大規格超高功率石墨（mò）電極的電阻率（lǜ）可降低到5~6μ·m。真密度達到2.23g/cm3以上（shàng）。

影響炭材料石墨化程度的外部因素主要是溫度，但在（zài）高溫下停留時間（jiān）的長短也起一定（dìng）作用，石墨化溫度越高（gāo）、進入石墨化穩（wěn）定（dìng）狀態（tài）（層麵間距不再有大的（de）變化）的時間越短。而在較低的溫（wēn）度下石墨化，則需要很長時間才能達到（dào）類似的穩定狀（zhuàng）態。一些學者研究了石墨（mò）化過程的進行速度與溫度的關係，提出如下計算公式: K=10e-A/RTS-1

式中K石墨化（huà）過程的速度常數；

A活化能常（cháng）數（石油焦為37.62kJ/mol），單位為kJ/mol；R摩爾氣（qì）體常數，單位為8.31J/（mol·K）；

T絕對溫度，單位為K。

在（zài）石墨化高溫下（xià）逗留時（shí）間的長短與石（shí）墨化程度（G）及速度常數（shù）K的關係可用（yòng）下式表示（shì）

G=1-e-

式中t時間，單位為s。

某種石油焦需要達到石墨化（huà）程（chéng）度為0.97時，在不同溫度下理（lǐ）論上（shàng）所（suǒ）需的時間（jiān）見表13-1。為某種石油焦達到穩定狀態的時間一（yī）溫度曲線。