Получение тонкодисперсных углеродных наполнителей и разработка технологии производства тонкозернистых графитов на их основе

• Автор: Самойлов, Владимир Маркович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 358 с. : ил.

Введение.

1 Искусственные графиты обзор литературных данных

1.1 Искусственные графиты и их значение для современной техники

1.2 Современное состояние производства искусственных графитов

1.3 Структура искусственных графитов и методы е исследования

1.4 Формирование структуры графитирующихся и неграфитирующихся углеродных материалов

1.5 Технология получения искусственных графитов

1.6 Выбор перспективной технологической схемы процесса получения тонкозернистых графитов
2 Анализ взаимосвязи физикомеханических и теплофизических свойств искусственных графитов с размерами зерна наполнителя.

2.1 Влияние размеров зерна на модуль упругости и прочность искусственных графитов

2.2 Влияние размеров зерна на коэффициент термического расширения

искусственных графитов.
2.3. Влияние размеров зерна на теплопроводность, электропроводность и термопрочность искусственных графитов.
3 Получение тонкодисперсных углеродных наполнителей с применением различных видов размола и исследование их гранулометрического состава, кристаллической структуры и формы частиц
3.1 Оборудование для тонкого измельчения и классификации .
3.2 Методы оценки дисперсности порошкообразных материалов.
З.ЗПрименение ситового анализа для определения гранулометрического состава тонкодисперсных углеродных наполнителей
3.4 Определение средних размеров частиц тонкодисперсных углеродных наполнителей по величине удельной поверхности.
3.5 Получение и исследование тонкодисиерсных углеродных наполнителей, полученных с применением различных видов размола
3.6 Влияние сверхтонкого измельчения на кристаллическую структуру и
графитируемость углеродных наполнителей.
3.8.Выбор оборудования для тонкого измельчения и классификации наполнителей при получении тонкозернистых графитов.
4 Оптимизация физикомеханических свойств искусственных графитов путм регулирования гранулометрического и компонентного состава наполнителей.
4.1 Методы расчтов оптимальных гранулометрических составов наполнителя, обеспечивающих максимальную плотность упаковки
4.2 Отработка технологических приемов получения искусственных графитов на основе синтетических связующих
4.3 Оптимизация гранулометрического состава однокомпонентного наполнителя при получении плотного мелкозернистого ИГ на основе игольчатого кокса и фенолформальдегидной смолы
4.4 Оптимизация гранулометрического состава комбинированного
наполнителя при изостатическом прессовании
4.5.Применение двухкомпонентных наполнителей для регулирования физикомеханических свойств искусственных графитов
4.5 Перспективы промышленного использования технологии получения искусственных графитов на основе синтетических связующих
5 Технологические факторы, определяющие усадки заготовок при получении искусственных графитов на основе коксопековых композиций
5.1 Расчт усадок и плотности заготовок на основе коксопековых композиций при обжиге и графитации
5.2 Факторы, определяющие объмные формоизменения заготовок ИГ на стадии обжига.
6 Оптимизация режимов термообработки крупногабаритных заготовок тонкозернистых искусственных графитов на стадии обжига и графитации .
6.1. Расчт режимов обжига крупногабаритных заготовок тонкозернистых искусственных графитов
6.2 Пути оптимизации процессов обжига и графитации крупногабаритных заготовок искусственных графитов
7 Получение опытной партии крупногабаритных заготовок тонкозернистого графита и исследование его свойств
7.1 Концепция технологического процесса получения крупногабаритных заготовок тонкозернистых графитов.
7.2 Выпуск опытной партии материала МИГ2.
7.3 Исследование физикомеханических свойств материала МИГ
Основные результаты и выводы
Список использованных источников


Среди других структурночувствительных методов, важное место в исследованиях структуры углеродных материалов, в том числе и ИГ занимает комплекс методов, основанных на изучении электронных свойств поликристаллических углеродных материалов, в частности, диамагнитной восприимчивости ДМВ и электронного парамагнитного резонанса ЭГ1Р . Показано, что ДМВ и парамагнитная восприимчивость носителей заряда углеродных материалов определяются положением уровня Ферми и могут характеризовать степень дефектности самих углеродных слоев . Следует также отметить целый ряд выполненных А. С.Котосоновым с сотрудниками многочисленных исследований ,, направленных на создание комплекса методов оценки структуры углеродных материалов, основанных на изучении их электронных свойств. Особое внимание, на наш взгляд следует уделить методу определения связности ИГ по электросопротивлению и магнетосопротивлению , . В основе метода лежит количественная оценка степени реализации проводимости микрообъмов материала в объме макрообразца , . Подобный подход позволил прогнозировать такие свойства ИГ как модуль упругости и удельное электросопротивление . Дальнейшие исследования надкристаллитной структуры углеродных материалов методами, основанными на изучениии их электронных свойств, позволили разработать метод оценки микротекстуры углеродных материалов по анизотропии ДМВ , . Количественным показателем микротекстурированности материала является величина Бт 0, определяемая по методике ,. Метод основан на измерении анизотропии диамагнитной восприимчивости ДМВ ориентированных в магнитном поле порошкообразных образцов исследуемого материала. Ш АА, 1. Хз ДМВ в направлении, перпендикулярном плоскости слоя. Стандартные измерения вт проводятся на порошкообразных образцах фракции мкм. Для ИГ величина 8Ш 0 составляет, 0,, , . При идеальной ориентации графитоподобных слоев в микрообъмах порядка 1 мкм, например для иирографита, значения ят приближаются к 1, для полностью изотропного материала, например стеклоуглерода, значения 1 0 составляют 0, , . Полуколичественным методом, характеризующим микротекстуру поликристаллических углеродных материалов в объмах порядка сотен нанометров является ширина линии сигнала ЭПР . АН Л I 5ш 1. Согласно современным представлениям, основу структуры ИГ составляют графитоподобные слои, упакованные в кристаллиты 4, 5. Углеродные слои содержат дефекты в виде выбитых атомов, вакансий, дислокаций и т. Значения с2 для ИГ обычно превышают значения, найденные для монокристалла и обычно составляют от 0,6 до 0,9 нм. Размеры кристаллитов могут быть различными, однако обычно значения Ла и 1С составляют 0 нм, причм значения 1а превышают значения 1С4, 5. Кристаллиты соединены между собой и имеют взаимную ориентацию. В работах , , выполненных методом электронной микроскопии высокого разрешения показано, что степень взаимной ориентации кристаллитов для различных углеродных материалов может быть различной. На рисунке 1. ИЩЕМ . На наш взгляд, наиболее адекватная современным представлениям модель взаимного расположения кристаллитов в ИГ и других углеродных материалов предложена А. Келли и приведена на рисунке 1. Помимо микротекстурированности, текстура, т. ИГ макротекстура , , . На рисунке 1. Макротекстура ИГ определяется обычно методом РСА, а также может быть оценена по анизотропии физикомеханических свойств, таких как модуль упругости, электросопротивление, теплопроводность . При использовании метода РСА макротекстура может быть определена по интенсивности дифракционных пиков, а также по их форме 4, 5. Макротекстура ИГ в наибольшей степени проявляется при прошивном прессовании заготовок и при прессовании
о
Рисунок 1. Микрофотографии структуры графита при уменьшении степени совершенства кристаллической структуры, выполненные методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения НЯТЕМ. Рисунок 1. Рисунок 1. Макротекстугра заготовок ИГ при различных способах формования заготовки а прошивное прессование выдавливание б прессование в матрицу в изостатическое прессование.