石墨课堂—炭素材料的力学性质
1、机械强度
炭(tan)素材料在工作时,会受到碰(peng)撞、压缩、弯曲和(he)摩擦等力(li)的作用(yong),其机械强(qiang)(qiang)度就(jiu)是(shi)衡量(liang)它承(cheng)受机械外力(li)能力(li)的物(wu)理参数,机械强(qiang)(qiang)度一般用(yong)抗压强(qiang)(qiang)度和(he)抗折强(qiang)(qiang)度来表征。
抗压(ya)强度(du)–对炭素材料施加外压(ya)力(li)(li),单位(wei)面积上所承(cheng)受的(de)极限载荷(破碎瞬间(jian)的(de)力(li)(li));炭素材料的(de)抗压(ya)强度(du)与原料的(de)颗粒强度(du)、粒度(du)组成、黏(nian)结剂(ji)用(yong)量、坏体的(de)焙烧过(guo)程等因素都(dou)有关(guan)系(xi)。

抗折(zhe)(zhe)强(qiang)(qiang)度(du)-炭(tan)素材(cai)料受到与轴线相垂(chui)直(zhi)的外力作用时,从(cong)弯(wan)曲到折(zhe)(zhe)断时的极限载荷亦称(cheng)抗弯(wan)强(qiang)(qiang)度(du)。它(ta)是用来衡量(liang)阴(yin)极炭(tan)块及石墨(mo)电(dian)极质量(liang)的一项重要技(ji)术指标。测量(liang)抗折(zhe)(zhe)强(qiang)(qiang)度(du)时,将试(shi)样放在有一定距离的两个支点上,在试(shi)样中间(jian)处施(shi)加压力,直(zhi)至将试(shi)样压断。

2、弹性模量
在机(ji)械力学中,把(ba)固(gu)体材(cai)料受(shou)力变(bian)形(xing)后(hou),外力撤去可恢(hui)复原来(lai)形(xing)状的变(bian)形(xing)叫做(zuo)弹(dan)性形(xing)变(bian)。在弹(dan)性限度内,表(biao)示炭素材(cai)料所(suo)受(shou)应(ying)力与产生应(ying)变(bian)之间关(guan)系的物理量(liang),通常采(cai)用(yong)杨氏模(mo)(mo)量(liang)来(lai)表(biao)示。杨氏模(mo)(mo)量(liang)有静(jing)态和(he)动(dong)态两(liang)种(zhong)测(ce)定方(fang)法。静(jing)态弹(dan)性模(mo)(mo)量(liang)是将(jiang)试样在万(wan)能(neng)材(cai)料试验机(ji)上施加静(jing)拉伸负荷,同时用(yong)引申仪测(ce)定试样的弹(dan)性伸长量(liang),然后(hou)用(yong)下式(shi)计(ji)算出弹(dan)性模(mo)(mo)量(liang)。

动态弹(dan)性模(mo)(mo)量(liang)是(shi)采用声频(pin)法测定(GB3074.2-82),原理是(shi)超声波在试(shi)样内的(de)传播速度与(yu)材(cai)料(liao)的(de)密度和弹(dan)性有(you)关。弹(dan)性模(mo)(mo)量(liang)的(de)单位为(wei)GPa(10^9Pa)。普通炭素(su)材(cai)料(liao)的(de)弹(dan)性模(mo)(mo)量(liang)为(wei)4.5~10.0GPa。
大多数炭素材料的弹(dan)性(xing)模量随(sui)温度升(sheng)高而增大。用石油焦或沥青焦制(zhi)成的人造石墨,当温度上升(sheng)到1800℃时,弹(dan)性(xing)模量比室温时提高了(le) 40%~50%。