石墨有两种不同烧结石墨：碳石墨和电化石墨。前者质硬而脆，后者质软、强度低、自润滑性好。
石墨具有良好的自润滑性和良好的导热性，具有良好的耐腐蚀性但不耐强氧化介质，具有抗热冲击性和低摩擦因数。然而石墨存在着气孔率大、机械强度低的缺点。因此石墨用作软面材料时，需要用浸渍等办法来填塞孔隙，提高机械强度。
选择合适的浸渍剂是非常重要的。浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度、使用温度等。常用的浸渍树脂有酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。酚醛树脂耐酸性较好，环氧树脂耐碱性好，而呋喃树脂耐酸性和耐碱性均较好。常用的浸渍金属有巴氏合金、铜合金、铝合金、锑合金等。浸渍金属石墨主要用90MPa，使用温度可达500℃；浸铜或铜合金的碳石墨使用温度为300℃；浸巴氏合金的碳石墨使用温度为120～180℃。
下表所列为碳石墨材料性能。
|
牌号 |
材料 |
体积密度/g.cm-3 |
硬度/HS |
抗弯强度/MPa |
抗压强度/MPa |
膨胀系数/C-1 |
气孔率/% |
使用温度/℃ |
|
M121 |
碳石墨 |
1.56 |
65 |
25.5 |
73.65 |
4.0×10-6 |
17 |
350 |
|
M106H
M120H
M204H
M220H |
浸环氧树
脂碳石墨
|
1.60
1.68
1.90
1.90 |
60
60
40
45 |
29.42
41.19
29.42
39.23 |
107.87
88.26
68.65
83.36 |
11.0×10-6
11.0×10-6
8.0×10-6
11.0×10-6 |
5
5
5
5 |
200
200
200
200 |
|
M106K① |
浸呋喃树
脂碳石墨 |
1.69 |
80 |
50 |
117.68 |
11.0×10-6 |
5 |
220 |
|
M232L |
浸铝合金
碳石墨 |
2.15 |
40 |
98.065 |
196.13 |
8.0×10-6 |
4 |
400 |
|
M106Y
M232Y |
浸巴氏合
金碳石墨 |
2.36
2.06 |
60
50 |
58.84
39.23 |
196.13
147.1 |
6.0×10-6
6.0×10-6 |
5
5 |
180
180 |
|
M158K② |
浸呋喃树
脂碳石墨 |
1.68 |
75～85 |
58.84～68.65 |
58.84～68.65 |
4.0×10-6
～6.0×10-6 |
<1 |
-103～250 |
|
M158H② |
浸环氧树
脂碳石墨 |
1.70 |
65～76 |
196.13～294.2 |
147.1～196.13 |
4.0×10-6
～6.0×10-6 |
<1 |
-103～230 |
①导热率为4.187W/(m.K);
②导热率为5.44～6.28W/(m.K)
硅化石墨是碳石墨材料经硅化处理而得的碳化硅-碳复合材料。硅化处理的方法有化学气相反应法（CVR）和液硅浸渗法。化学气相沉积法为美国和日本采用，而俄罗斯和德国则用液硅浸渗法。前者Si或SiO气体在1800～2200℃的高温下作硅化反应将表面转化为SiC；而后者利用液体硅代替Si蒸汽或SiC气体与CVR同样作硅化处理。表7-20及表7-21列出了国内外硅化石墨的物理性能。
(4)表7-20CVR法硅化石墨的物理-力学性能
|
生产厂家 |
牌号 |
体积密度/g.cm-3 |
硬度 |
抗拉强度/MPa |
抗弯强度/MPa |
弹性模量/MPa |
膨胀系数/C-1 |
抗压强度/MPa |
热导率W/(m.K)-1 |
最高工作温度/℃ |
|
空气中 |
惰性气氛中 |
|
日本
鹰公司 |
ES-1①
ES-3 |
2.8
1.8 |
95～105(HS)
85～100(HS) |
22.6
42.2 |
68.6
83.4 |
114×103
24×103 |
4.5×10-6
4.2×10-6 |
129
147 |
50
70.95 |
200
400 |
|
|
日本皮拉公司 |
P1 |
1.84 |
3500(HV) |
34.3 |
58.8 |
11.8×103
|
4×10-6
|
117.7 |
110.5 |
400 |
1600 |
|
日本日立
化成公司 |
HSC
HSC① |
1.85
2.00 |
3000(HV)
3000(HV) |
|
59
68.6 |
35×103
41×103 |
4.4×10-6
4.4×10-6 |
|
116.32
116.32 |
|
|
|
美国纯碳公司 |
PE-6923① |
2.15 |
100(HV) |
34 |
55 |
28×103
|
4.4×10-6
|
138 |
68.63 |
260 |
|
|
英国加布兰达夫公司 |
SiC-V |
1.9 |
18.62(HV) |
10.34 |
|
15.85×103
|
4.1×10-6
|
82.73 |
51.92 |
371 |
|
|
中国东新电碳厂 |
M456 |
1.84 |
100(HV)
2500(HV) |
|
58.8 |
35×103
|
3.7(200℃)×10-6
|
118 |
|
|
|
|
日本东芝陶瓷公司 |
PADLTTE |
2.54 |
2000(HV) |
49 |
196 |
176×103
|
4.1×10-6
|
|
|
|
|
① 浸渍树脂。
(5)表7-21液硅浸渗硅化石墨
|
性能 |
厂家 |
|
俄罗斯新齐略宾斯克 |
德国顺克埃贝公司 |
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牌号 |
|
C-T |
C-TT |
CTII-0.5 |
U8019 |
|
体积密度/g.cm-3
抗压强度/MPa
抗弯强度/MPa
抗拉强度/MPa
弹性模量/MPa
电阻系数μΩ.cm
冲击韧性/J.m-2
断裂韧性KIC/N.mm-3/2
疲劳强度/MPa
导热系数/W.(m.℃)-1
线膨胀系数/℃-1
摩擦因数 |
2.5～2.7
294～314
88.3～108
39～49
88×10-3
2700
100～120
4.6×10-6
0.05 |
2.4～2.6
412～441
98～118
49～59
125×103
3900
150～175
4.2×10-6
0.04 |
2.5
235
76.5
39
58×103
2300
100
3.8×10-6
～4.0×10-6
0.04 |
2.65
190
140×103
130
1500
100
150
70
45×10-6
（20～1000℃） |
