真空爐維修配件（jiàn）石墨加（jiā）熱元件在真（zhēn）空爐中的應用研究

真空爐維修配件石墨加熱元件在真空爐中的應用研究
基於（yú）石墨材料（liào）的諸多優良特性,詳細分析了真空熱處理爐內石（shí）墨加熱元件的各種（zhǒng）結構（gòu）形（xíng）式,以及設計、使用中的一些注意事項,為石墨加熱（rè）元件在真空爐行業的推廣使用提供參考。

真空爐維（wéi）修（xiū）配件石墨具有耐高溫、熱膨脹小（xiǎo）、抗熱（rè）衝擊能力強等特性。常溫（wēn）下，石墨的強度比金屬差，但是其機（jī）械強度（dù）在2500℃以下（xià）隨溫（wēn）度的上升而提高，在1700～1800℃時佳（jiā），竟然（rán）超過所有的氧（yǎng）化物和金屬。真空爐（lú）維修配（pèi）件石墨材料熔點高，蒸氣壓（yā）低，真空爐內的氣氛會（huì）含有低濃（nóng）度的碳，將與（yǔ）殘存氣體中的（de）O2和（hé）H2O蒸氣分子產（chǎn）生反應，產生（shēng）淨化效（xiào）果（guǒ），即使在低真空（kōng）度下，也能使（shǐ）被處理工件獲得光亮的表麵（miàn）狀態，大大簡化了真空係統，降低了（le）成本，這是任何金屬電熱體所無法比擬的。由於真空爐（lú）維修配件石墨具有上述一係列的優良特（tè）性，做為真空電阻爐的加熱（rè）元件，越來越受到熱處理行（háng）業（yè）的歡迎，在高溫電（diàn）阻爐方麵（miàn）日（rì）益廣泛的應用。各種（zhǒng）石墨加熱元件的結構形式單根棒狀簡單的單相電熱體，電流從兩端（duān）直接導（dǎo）入石墨棒。真空爐（lú）維修配件為了增大發熱量，可以將石墨（mò）棒製成空心，由於不需要對部分加（jiā）熱，因此可有（yǒu）效地利用電能。簡單的（de）單相電熱體由於受（shòu）到石（shí）墨坯料的（de）限製，不可能將接頭部分與（yǔ）工作（zuò）部分（fèn）作成整體（tǐ），可分成幾部分製作，再用螺母把這（zhè）幾部分聯接起來。




(1)嚴格的真（zhēn）空密封：眾（zhòng）曆周知，金屬零件進行真空熱處理均在密閉的真空爐內進行，因此，獲得和維持爐子原定的漏（lòu）氣（qì）率，保證真空爐的（de）工作真空度，對確保零件真空熱處理的質量有著非常（cháng）重要的意義。所以真空熱處理爐的（de）一個（gè）關鍵問題，就是要有可靠的真空密封結構。為了保證真空爐的真空性能，在真空熱（rè）處理爐結構設計中必須道循一個（gè）基本原則，就是爐體要采用氣密焊接，同時在爐體上盡量少（shǎo）開或者不開孔，少（shǎo）采用或者（zhě）避免采用動密封（fēng）結構，以盡量減少真空泄漏的機會。安裝在真空爐體上的部件、附件等如水冷電極、熱電（diàn）偶導（dǎo）出裝置（zhì）也都必須設計密封結構。
(2)大部分加熱與隔熱材料隻能在真空狀態下使用：真空（kōng）熱處理爐的加熱與隔熱襯料是在真空與高溫（wēn）下工作的，因而對這些材料提出（chū）了耐高溫，蒸汽壓低，輻射效果好，導熱（rè）係數小等要求。對抗氧化性能要求不高。所以，真空熱處理爐廣泛采用（yòng）了鉭、鎢（wū）、鉬和（hé）石墨等作加熱（rè）與隔熱構料。這些材料在大氣（qì）狀態下極易氧化，因（yīn）此（cǐ），常規熱處理（lǐ）爐不能采用這些加熱與隔（gé）熱材料。
(3)水冷裝置，真空熱（rè）處（chù）理爐的爐殼、爐蓋、電熱元件導（dǎo）別處置(水（shuǐ）冷電極（jí）)、中間真空隔熱（rè）門等（děng）部件（jiàn），均在真（zhēn）空、受熱狀態下（xià）工作（zuò）。在這種極為不利的條件下工作，必須保證各部件的結構（gòu）不變形、不損壞，真空密封圈不過熱、不燒毀。因（yīn）此，各部件（jiàn）應該（gāi）根據不同的情況（kuàng）設置水冷裝置，以保證真（zhēn）空（kōng）熱處理（lǐ）爐能夠正常運行並有足夠的使用壽命。
(4)采用低電壓大電流：在（zài）真空容器內，當真空空度為幾托（tuō）一lxlo-1托的範圍內時，真空容器內的通電導體在較高的（de）電壓下（xià），會產生輝（huī）光放電現象。在真空熱處理爐內（nèi），嚴重的會產（chǎn）生弧光放（fàng）電，燒毀電熱元件（jiàn）、隔熱層等，造成重大事故和損失（shī）。因此，真空熱處理（lǐ）爐的電熱元（yuán）件的工作電（diàn）壓，一般都不超過80一100伏。同時在電熱元件（jiàn）結構（gòu）設計時要采（cǎi）取有效措施，如盡量避免有尖端的部件，電極（jí）間的間距不能太小窄（zhǎi），以防止輝光放電或者弧光放電的（de）發生。
(5)自動化程度高（gāo）：真（zhēn）空熱處理爐的自動化程（chéng）度之所以較高，是因為金屬工件的加熱、冷卻等操作（zuò），需要十（shí）幾個甚至幾十個動作來完成。這些動作內在真空熱處理爐內進行，操作人員無法接近。同時（shí），有些動作如加熱保（bǎo）溫（wēn）結束後，金屬工件進行淬火工序須六、六個（gè）動作並且要（yào）在15秒鍾以內完成（chéng）。在這樣迅速的條件來完成許多動作，是很容易造成操作人員的緊張而構成誤操作。因此，隻有較高的目動（dòng）化（huà）才能準（zhǔn）確、及時按程序協調動。




等靜壓石墨（mò）是上世紀（jì）60年代發展起來的一種新型石墨材料，具有（yǒu）一（yī）係列優異的性能（néng）。譬如，等靜壓石墨的耐熱性好，在惰性氣（qì）氛下，隨著（zhe）溫度的升高其機械強（qiáng）度不（bú）但（dàn）不降低，反而升高，在（zài）2500℃左右時達到（dào）較高值（zhí）; 與普通石墨相比，結構精細致密，而且均勻性（xìng）好; 熱膨脹係數很低，具有優異的抗（kàng）熱震性能; 各向同（tóng）性; 耐化學腐蝕性強，導熱性能和導電性能良（liáng）好; 具有優異的機械加工性能。


正是由於具有這一係列的優異性能，等靜壓石墨在（zài）冶金、化學、電氣、航空（kōng）宇（yǔ）宙及原子能工業等領域得到廣泛（fàn）應用，而且（qiě），隨著科學技（jì）術（shù）的發展，應用領域還（hái）在不斷擴大。




等靜壓石墨的生產工藝


等靜壓石墨的生產工（gōng）藝流程如圖1所示。很顯然，等靜壓石墨的生產工藝與石墨電極不同。


等（děng）靜壓石墨需要結構上各向同性的原料，需要將原料磨（mó）製成更細的粉末，需要應用冷等靜壓成型技術，焙燒周（zhōu）期非常長，為了達到目標（biāo）密度（dù），需要多次的浸漬—焙燒循環，石墨化的周期也要（yào）比普通石墨長得多。




生產等靜（jìng）壓石墨（mò）的另外一種方法是用中間相炭微球為原（yuán）料。首先將中（zhōng）間相炭微球在較高溫（wēn）度下進行氧化穩定化處（chù）理，然後等靜（jìng）壓成型，再進一步焙燒和石墨化，本文不介紹這種方法。

1.1 原料

生產等靜壓石墨的原料包括骨料和黏結劑。骨料通（tōng）常（cháng）是用石油焦和瀝青焦，也有用地瀝（lì）青焦的，比如美國POCO公司的AXF係列等靜壓石墨，就是用地瀝青焦Gilsonite coke生產的。

為了根據不同的用途進行產品性能的調整，也有用炭黑、人造石墨做添加劑的情況。一（yī）般（bān）情況下石油焦（jiāo）和（hé）瀝青焦需要 在（zài）1200～1400℃下進（jìn）行煆燒，去除水分及揮發分後（hòu）才能使用。

但是為了提高製品的機械性能和結構致密性，也有直接用生（shēng）焦做原（yuán）料生產等靜壓石墨的。生焦的（de）特點是含有揮發分，具有自燒結性，與黏（nián）結劑焦同步膨脹和收縮。黏結（jié）劑（jì）通常使用煤瀝青，根據各個企業不同的設備條件和工（gōng）藝要求，使用的 煤瀝（lì）青軟化點從50℃到250℃的都有。








等靜壓石墨的性（xìng）能受原料的影響極大（dà），對原料的精選是能否生產出所需要的較終產品的關鍵環節。投料前必須對原料特性和均勻性進行嚴格檢查。










1.2 磨粉

等靜（jìng）壓石墨的骨料粒度通常要求達到（dào）20um以下。目前,較（jiào）精細的等（děng）靜壓石墨，較大顆粒直徑為1μm，是非常細的（de）。

要把骨料焦炭磨製（zhì）成這（zhè）麽細的粉末，需要用到超微粉碎（suì）機。磨製平均粒度為10～20μm的粉末需要使用立式輥磨機，而磨製平均（jun1）粒度小於10μm的粉末就需要使（shǐ）用氣流磨粉機。

1.3 混捏

將磨製好的粉（fěn）末（mò）和煤瀝青黏結劑按比例投入到加熱（rè）式混捏機中進行混捏，使粉末焦粒表（biǎo）麵均勻附著一層瀝青。混捏完（wán）畢後，取出糊料（liào），使（shǐ）其冷卻。

與石墨電極生產相比，生產等（děng）靜壓石墨混捏時瀝青量要多一些，溫度要高一些，時間要（yào）長一些。

1.4 二次磨粉

糊料經過破碎、磨粉，並且篩分成幾十至（zhì）幾百微米粒（lì）度的顆粒後混合均勻，用作壓（yā）型原料，叫做壓粉。二次磨粉的設（shè）備通常是使用立式輥磨機或球磨機。

1.5 成型

不同於普通的擠壓成型和模壓成型，等（děng）靜壓石墨是采用冷（lěng）等靜壓技術成型的(圖 2)。將原料壓粉填充到橡膠模具中，通過高頻電磁振動（dòng），使得壓粉得到密實，密封後進行抽真空，排出粉末顆粒間的空氣，放入裝有水或油等液體介質的高壓容器中，加壓到100～200 MPa，壓（yā）製（zhì）成圓柱形或長（zhǎng）方（fāng）形的產品。




根據帕斯卡原理，壓力通過（guò）水等液體介質（zhì）加到（dào）橡膠模（mó）具上，各（gè）個方向上的（de）壓力是相等的。這樣，壓粉顆粒在模具中就不是按填充方向取向，而是按不規則排列方式被壓縮，因此，盡管石墨（mò）在（zài）晶體學特性上是各向異（yì）性的（de），但是（shì）從整體上（shàng）看，等靜壓石墨卻是（shì）各向同性的。成型後的製（zhì）品（pǐn）除了（le）圓柱、長方形之外，還有（yǒu）圓筒、坩（gān）堝等形狀。

等靜壓成型機主要（yào）是用於粉末冶（yě）金工業。由於航空（kōng）航天、核工業、硬質合金、高壓電磁等（děng）高端行業的需求，等靜壓技術發展非常（cháng）快，已經（jīng）具備（bèi）製造工作缸內徑3000mm，高度5000 mm，較高工作壓力600MPa冷等靜壓機的能力（lì）。目前（qián），炭素（sù）行業用於生產等靜壓石墨的冷等靜壓機較大規格是Φ2150mm×4700 mm，較高工作壓力180MPa。

1.6 焙燒

在（zài）焙燒過程中，骨料和黏結劑（jì）之間發生複雜的化學反應（yīng），黏結劑（jì）分解，釋放（fàng）大量揮發分，同時進（jìn）行縮（suō）聚反應。在低溫預熱（rè）階段，生製品因受熱而（ér）膨（péng）脹，在其後的升溫（wēn）過程中，因縮聚反應而體積收縮。

生製品的體積越大，揮發分的釋放就越困難，而且（qiě）生製品表麵（miàn）和內部易產生溫差（chà），熱膨脹、收縮不均勻（yún）等現象，這些都有（yǒu）可能導致生製品出現（xiàn）裂紋。

等靜壓石墨由於結構細密，焙燒過程要求要特別緩慢，而且爐內（nèi）溫度要非常均勻，尤其是在瀝青揮發分急（jí）劇排出的溫度階段，加熱過程要謹慎進行，升溫速度不能超（chāo）過1℃/h，爐內溫差要求小於20℃，此工藝需要約1～2個月的時間。

1.7 浸（jìn）漬

焙燒過程中，煤瀝青揮發分被排出。氣體排出和體積收縮時在製品中留下細微的氣（qì）孔，且幾乎（hū）都是開口（kǒu）氣孔。

為了提高製品的體積密度、機械強度（dù）、導電率、導熱率、抗化學反應性，可以用加壓浸漬法（fǎ）進行處理，即通過開口（kǒu）氣孔把（bǎ）煤瀝青浸（jìn）漬到製品內部。

製品要先進行預熱，然後在浸漬罐中抽真空脫氣，再把熔化好的煤瀝青加入浸漬罐中，加壓使浸漬劑瀝青進入製（zhì）品內部。通常，等靜壓石墨要經過多次的（de）浸漬—焙燒循環。

1.8 石墨化

把焙燒後的製品加熱到約（yuē）3 000℃，碳原（yuán）子晶格有序排列，完成由炭（tàn）向石墨的轉變，叫石墨化。

石墨化方法有艾奇（qí）遜法、內熱串接法、高頻感應（yīng）法等。通常（cháng）的艾奇遜法，製（zhì）品從（cóng）裝爐到出爐，大約需要（yào）1～1.5個月的時間。每（měi）爐可以處理幾噸到幾十噸（dūn）的焙燒品（pǐn）。








石墨化後，製品的體積密度、導電率、導熱率及抗腐蝕（shí）性能得到（dào）很大（dà）程度（dù）的改善，機械加工性能也得到了改（gǎi）善。但（dàn）是，石墨化會降低製品的抗折強度。










1.9 檢查（chá）

石墨化後，還需要對製品的密度、硬度、強度、電阻率、灰分（fèn）等指標（biāo）進行（háng）檢查，以判斷是否達到（dào）指標要求。

1.10 提純

等靜壓石墨（mò）在用於半導體、單晶矽、原子能等領（lǐng）域時，對純度的要（yào）求很高，必須用化（huà）學方法將（jiāng）雜質除去後，才（cái）能用於這些（xiē）領域。

除去石墨（mò）中雜質的通常做法是，把石墨（mò）化製品放入鹵素氣體中加（jiā）熱到約2 000℃，雜質就被鹵化成低沸點的鹵化物而揮發（fā）除（chú）掉。

幾乎所有的石墨化製品中的雜質元素均能用氯氣鹵化除掉。但是硼元素例外，它隻（zhī）能氟化除掉。用於提純（chún）的鹵素氣體有氯氣、氟氣，或者是能在高溫條件下分（fèn）解產（chǎn）生這些（xiē）氣體的（de）鹵代烴，例如,四氯化（huà）碳(CCl4) ，二氯二氟甲烷 (CCl2F2) 。

這個提純方法充分利用了（le）石墨在高溫下不（bú）與鹵素（sù）發生反應，且石墨多孔的獨有特性。











等靜壓石墨的主要用途（tú）




















直拉（lā）單晶矽熱場和多晶矽鑄錠爐用加熱器


在直拉單晶矽熱場中，等靜壓石墨部件有坩堝、加熱器、電極、隔熱遮蔽板、籽晶夾持器、旋轉坩堝用的底座、各種圓板、熱反射板等約30種。

其中，80%的等靜壓石墨用於製造坩堝和加熱器等。 近年來，對單晶矽棒的直徑要求越來越大,300 mm晶片的生產日益成為主流。

與此相應，單晶爐加（jiā）熱（rè）區的直徑大多為800 mm，爐內的石墨坩堝為了保 護放置其中的石英坩堝，直徑達到了860 mm，加（jiā）熱器直徑約960～1000 mm，其他部件的直徑（jìng）有的較大達（dá）到了1500 mm。


從2003年開始（shǐ），人們對地球居住環境的保護意識逐漸增強， 人們越來越青睞不排放二氧化（huà）碳的（de）自（zì）然能源。在這種趨勢下，太陽能電池的生產急增。

在太陽能電池多晶矽片的製造過程中，首先要將多晶矽碎塊熔鑄成多晶矽（guī）方錠。其中鑄錠爐的加熱器需要用等靜（jìng）壓石墨來製（zhì）作。

原子能工（gōng）業


近年來，全球氣候變暖。人們認為化石燃料的使用所產生的二氧化碳正是導致這個問題的主要原因。較近（jìn）幾年，雖然發展中國家的經濟成長取得了舉世矚（zhǔ）目的成果，但是電力不足的問題卻深深地困擾（rǎo）著這些國家。

在這樣的情況（kuàng）下，人們的眼光轉向了（le）能流密度遠遠高於（yú）太陽能電池和風力發電，且 不排放（fàng）二氧化碳和硫氧化物的原子能發電（diàn）。目前，全世（shì）界已投入（rù）使用（yòng）的核反應堆大都（dōu）以輕水反應堆為主。這種堆（duī）型的工作原理是（shì）利（lì）用核裂解時產（chǎn）生的熱能將冷水氣化為300℃的水蒸氣，推動渦輪（lún）機（jī）發電。但是，因水堆溫（wēn）度較低，輕水反應堆的（de）發電（diàn）效率不是太高。

與此相比，高溫氣冷（lěng）堆卻沒（méi）有這樣的（de）問題。它以惰性氣體(氦氣)為冷卻劑，不僅堆芯出口溫度可達近1000℃，發電效率高，還適合製造氫氣。

可以說是電力供給和環境保護兩不誤。石墨適（shì）合作為這種高溫氣冷堆的堆芯材料（liào），因為石墨不但耐高溫，而且吸收中子少，傳熱性好。核聚變的燃料及材料資（zī）源幾乎取之不盡，反應時釋放的（de）能量也非常巨大。要（yào）使核聚變長期進行，就必須將等離子（zǐ）體維持在一定的溫度狀態。石墨（mò）正（zhèng）是核聚變等離子體維持不可或（huò）缺的重要（yào）材料（liào）。

核裂變堆( 高溫氣冷堆)

石墨是中子的慢化劑和優良的反射劑。其自身（shēn）的許（xǔ）多優良特性，確立了它在核工業領域中的地位。石墨不但能夠滿足（zú）工業量產的需求，而且還具備了結構材料所要求的高機械強度和耐高溫的特點，因此石墨適合作為高溫氣冷堆的（de）結構材料。

石墨用作慢化劑及反射劑的性質要求

( 1) 一般特性要求

對石墨的性質要求隨核反應（yīng）堆的類型及設計構造不同而有所變（biàn）化。核反應堆所需要的（de）石墨材料（liào）均為大（dà）型材料。此外，大量生產時，要求石墨材料不僅品質穩定，純度高，而且（qiě）要耐腐蝕，強（qiáng）度高。

( 2) 核石墨的特性及純度慢化劑用於核裂變反應堆，使核裂變產生的快中子減速為（wéi）熱中子，提高中（zhōng）子和235U原子核（hé）碰撞的機會，從而提高裂變反應的幾率。

所以，要求慢化劑對中子有較大的（de）散射截麵和較小的吸收麵。石墨對中子的慢化能力和反射能力僅（jǐn）次於重水（shuǐ），是除重水外較好的慢化劑。因此，它是高溫氣冷堆可使用的結構材料。

( 3) 輻照損（sǔn）傷引起的物理變化堆芯及周圍所用的石墨，在輻照狀態下會產生變形（xíng），熱導率降低，彈性模量增大，發（fā）生輻照蠕變等。因此，用於慢化劑的石墨必須對輻照蠕變及（jí）變形所產生的輻照應力有很強的（de）耐受力。

石墨（mò）材料在高溫氣冷堆的使用現狀及今後的（de）課題

高（gāo）溫氣冷堆非常安（ān）全這一特（tè）征，使人們提（tí）出（chū）了模塊化高（gāo）溫氣（qì）冷堆的設計理念（niàn）。下一代超高溫核反應堆( UHTR) ，朝著高功率密度、高溫（wēn）化方向邁進。

技術上的這些（xiē）發展進步，對新（xīn）一代石墨材料的特性提出了更高的要求（qiú），比如，更高的輻照損傷耐受力，產品均質化，物美價（jià）廉，長期供貨等（děng）。




美國在下一代核反應堆( NGNP)研發計（jì）劃中，把（bǎ）日（rì）本東洋炭素的（de）IG－430和羅蘭石（shí）墨美國分公司的（de）2020兩種牌號的等靜壓（yā）石墨作為備選（xuǎn）的堆芯材料進行研究。這（zhè）2種石墨的性能指標見表1。

核聚變反應堆

核聚變反應堆的工作原理是氫的同位（wèi）素氘和氚的原子核在高溫下結合，形成氦原子和中子的同時，釋放出巨（jù）大的能量。

核聚變反應堆的研究開（kāi）始於1950年，直到超高溫等離子體吸收材料的開發成功，才有了突飛猛進的發（fā）展。石墨用於核聚變反應堆（duī）的等離子體麵對材料，很大程度（dù）上減少了等離 子體中的金屬雜質，並（bìng）表現出良好的導熱性，因此極大地提高了等離（lí）子體（tǐ）的能（néng）量約束特性。

現在大型的核聚變反（fǎn）應堆JT－60U和JET的內（nèi）壁（bì）幾乎都包覆了石墨。2007年10月，國際原子能機構（gòu）發起由7個國家( 日本（běn）、EU、俄羅（luó）斯、美國、中國（guó）、韓國、印度) 聯手執行的國際熱核聚變（biàn）實驗反應堆(ITER)計劃。這個計劃預（yù）計於2016年在法國卡（kǎ）達拉什完（wán）成。

核聚變堆靠前壁材料的要求和問題點（diǎn）

等（děng）離子體的特性與核聚變裝置中等離（lí）子體的麵對材料有關。如果等離（lí）子體中混有高原子序數Z的雜質時，一旦這些雜質（zhì）被加熱為高價離子與電子結合，就會增加輻照（zhào）損失。

因為輻射強度與原子序數的3～4次（cì）方成正比，原子（zǐ）序數越大，輻照（zhào）損（sǔn）失越（yuè）大，所以原子序（xù）數Z必須小。

一方麵，從等離（lí）子體逃逸出的（de）入射高能粒子、光、熱會強烈損傷麵（miàn）對（duì）等離（lí）子體靠前壁材料;

另一方麵，石墨材料的升華、濺射及從中脫出的氣體等（děng）混入等（děng）離子體中成為雜質。

高能中子對麵對材料產生的體（tǐ）損傷，以（yǐ）及高能離子（zǐ）產生的表（biǎo）麵（miàn）損傷等是對（duì）麵對材料的新挑戰。離子體放電脈衝時，嵌入靠前壁的燃（rán）料粒（lì）子飛濺出來，進入等離子體（tǐ）中，並在壁和等離（lí）子體間來回循環。這個（gè） 過程對保持燃燒很有必要。

隨著核聚變裝置逐漸大（dà）型化，為了生成高溫等（děng）離子體，導熱性好、機械強度高的石墨材料被用做麵對等離子體的靠前壁材（cái）料，且表現出了良好的放電脈衝效果。

此外，即使它們混入等離子體中，因原子序數低，引起（qǐ）的輻照損失小（xiǎo），所以（yǐ）能使高（gāo）溫等離子（zǐ）體（tǐ）保持穩（wěn）定（dìng）。石墨邦，國內碳石墨全產業鏈電商（shāng）平（píng）台----www.shimobang.cn欲交流請（qǐng）加（jiā）微信（xìn）號：shimobang 但是，氫的同位素入射會（huì）導致石墨材料生成CH4氣（qì）體的消耗性化學（xué）飛濺（jiàn）現象以及輻射增強升（shēng）華損耗現象(輻射增（zēng）強升華是（shì）指等離子體（tǐ）粒子處於輻照環境下（xià），即使（shǐ）當前溫度未達到石墨的正常熱升華溫度，石墨材料也會升華損耗的現象) 。

因（yīn）此，采（cǎi）用石墨材料做（zuò）等離子體的麵對材料（liào）時（shí），必須注意石墨（mò）的使用條件，特別是溫度。


核（hé）聚變堆用的石（shí）墨材料

日本原子（zǐ）能研究所正在研發的臨界等離子體裝置JT－60U的等（děng）離子體麵（miàn）對材料和偏濾（lǜ）器（qì）板就（jiù）采用了石墨材料所做的部件。

其中，等離子體出口（kǒu）處的偏濾器板（bǎn）采用了一（yī）種具有高熱導率（lǜ）、高耐熱衝擊力、以炭纖維為原料（liào）的特殊C /C複合材料，熱負荷（hé）相對較低（dī）的靠前壁采用了各向同性石墨材料。

下一代核聚變裝置( ITER)

ITER裝置中的（de）偏濾（lǜ）器位於等（děng）離（lí）子體出（chū）口處，承受了極高的（de）粒子負荷（hé）以及等離子體破裂（liè）過程（chéng）中所產生的極高的（de）熱負荷。

為了及時有效地除去偏濾（lǜ）器承載的高熱負荷，ITER裝置（zhì）的偏濾器部件采用（yòng）了和JT－60U裝（zhuāng）置具有相同熱導率（lǜ）的C /C複合材料（liào）。偏濾器（qì）部件的製（zhì）造采用了冷卻水管和熱沉焊接的技術。此外，高原子序數（shù）Z的鎢，因（yīn）濺射率低，傾向（xiàng）於（yú）用作麵對等離子（zǐ）體材料。

其他核石墨(反應控製材料)

不管核反應堆中的核分裂物質是否增減（jiǎn），核（hé）反（fǎn）應堆（duī）必（bì）須設置控製棒以及時補償和調節原子反應（yīng）堆中的中子（zǐ）數。高溫（wēn）氣冷堆使（shǐ）用碳與B4C結合製成的圓柱（zhù）體為控製棒。這要求石（shí）墨材料在（zài）所使用的溫度環境中必須保持穩定，而且能耐中子輻照。

總之，世界原子能（néng）工業正經（jīng）曆著各種各樣的發展變化。在高溫氣（qì）冷堆領域，南非和（hé）中國的商（shāng）用高溫氣冷堆正在（zài）推進（jìn）中。在核聚變反應堆領（lǐng）域，有實驗反（fǎn）應堆。國（guó）際熱核聚變實驗反應堆( ITER)計劃開展的同時，日本的JT－60裝置改造也（yě）在先期進行中。

放電加工電極

主要以石墨或銅為（wéi）電極的放電加（jiā）工被（bèi）廣泛用於金屬模具等加工領域。

對（duì）放電加工用石墨的形狀加工前工序要（yào）求: ①工具消耗少; ②加工速度快; ③ 加工麵粗糙度好; ④無尖端突起（qǐ）等。

放電加工（gōng）工序要求: ①放電加工速度（dù）快; ②電極長度消耗少; ③電極角損耗少; ④被加工物的加工麵粗糙（cāo）度好; ⑤被加（jiā）工物的加工麵凹凸少等。

放電加工用石墨電極與銅電極相比，有如下（xià）優點: ①比銅輕，易搬（bān）運，同形狀下，隻有銅重量的1 / 5; ②易加工; ③切削加工不易產生（shēng）應力及熱變形; ④熔點在3000℃以上，熱膨脹係數小，石墨電極很少因放電加（jiā）工產生的熱量而變形（xíng）。

但是，石墨電極也存在一些缺（quē）點，如①切削加工時易產生粉塵（chén）; ②易損耗（hào）等。

放電加工用石墨電極廠家都生產從低價格的粗加工用產品到精加工用的不同等（děng）級的產（chǎn）品。
較近，市（shì）場上出現了和傳統概念不相同的超微粒子放電加工（gōng）用石墨電極。這種電極以降低石墨消耗為目標，其開發思路簡單來說就是: 電（diàn）極消耗少（shǎo）→放電加工（gōng）時從電極上脫落的石墨顆粒（lì）少→微粒子→顆粒間的結合強（qiáng）度高→瀝青骨料高（gāo）效（xiào）合理利用→調整製造參數（shù），降低次品率及製造成本。至於超微粒子放電加工用石墨電極能否市（shì）場化，還要取決於石墨電極廠家的生產技術水平。
目前情況下，切削加（jiā）工在金（jīn）屬模具的深部及細部加工上還顯得有些束手無策。因（yīn）為現（xiàn）有刀具（jù）的形狀和強度很難達到深部及細（xì）部加工的要求。

因此，開發了用於精加（jiā）工的精密（mì）放電用石（shí）墨電極，以期充分利用石墨電極的諸多優點，這種（zhǒng）石墨電極是用等靜壓（yā）石墨加工而成的。圖3比較（jiào）了傳統石墨材料與等靜壓石墨材料的顯微結（jié）構。
有色金屬連鑄用石墨結晶器
由於可以（yǐ）實現鑄造工序的簡化（huà）、產品合格率的提高以及（jí）產品組織結構的均勻化等優點，用（yòng）連鑄連軋方（fāng）式生產有色金屬板、管、棒等已經非常普遍。 目前，生產大規格的純銅、青銅、黃銅、白銅主要采（cǎi）取連鑄的方法。其中，對產品質量起著至（zhì）關重要影（yǐng）響的結晶器就是（shì）用等靜壓（yā）石墨材料（liào）製成的。
由於等靜壓石墨材（cái）料在熱傳導、熱穩定、自潤（rùn）滑、抗浸潤及化學惰性等方麵具有良好的性能，使之成為製作結晶器不可替代的材料。

其（qí）他用途

等靜壓石墨還用於製（zhì）作（zuò）金剛石工具和硬質（zhì）合金的燒（shāo）結模具，光纖拉絲機的熱場（chǎng）部件（jiàn）(加熱器、保（bǎo）溫筒等) ，真空熱處理爐的熱場部件(加熱器、承載框等) ，以及精密石墨熱交（jiāo）換器、機械密封部件、活塞環、軸承、火箭噴（pēn）嘴等（děng）。