процесс графитации

Процесс графитации представляет собой процесс термообработки при нагревании, в процессе графитации на каждой температурной стадии происходит поглощение тепла и экзотермический процесс, который можно разделить на следующие три стадии:

        Первый этап (1000 ~ 1800 ℃): при более высокой температуре, чем обжиг, продукты дополнительно разряжают летучие компоненты, все остаточные алифатические цепи, связи C-H, C = 0 и т. д. в этой температурной парадигме в пределах внутреннего последовательного разрушения; беспорядочная слоистая структура между слоями атомов углерода, водорода, кислорода, азота, серы и т. д. или простых молекул мономеров (CH, CO, CO2 и т. д.) также разряжается в это время. Часть хаотической дисперсии плоских молекул, объединенных в большую молекулу в этой температурной зоне, процесс поглощения тепла в основном является продолжением химической реакции. В то же время существуют также физические процессы, проявляющиеся в том, что часть микрокристаллической границы исчезает, исходная межфазная энергия в виде выделения тепла, как движущая сила, способствующая упорядочению гексагональной решетки углерода. Из рентгеноструктурного анализа видно, что в этом диапазоне температур укладка атомов углерода на уровне значительного увеличения их упорядоченного расположения осуществляется в двумерной плоскости, размер двумерной плоскости не превышает 8 нм, макромолекула по-прежнему представляет собой хаотическую слоистую структуру.

Вторая стадия (1800~2400 К): на этой стадии возможны два случая, один из которых заключается в том, что по мере повышения температуры система получает больше энергии. Частота тепловых колебаний атомов углерода увеличивается, амплитуда увеличивается, что регулируется законом минимума свободной энергии, уровень решетки для трехмерного расположения структуры графита является чрезмерным, а расстояние между слоями уменьшается. В то же время амплитуда атомов углерода вдоль направления, параллельного плоской сетке, увеличивается, а линии дислокации и границы зерен на плоскости кристалла постепенно исчезают, высвобождая скрытую теплоту. До 2000 К прирост энтропии системы до самой низкой точки, он будет продолжаться до 2000 К выше кривой разности энтропии, показанной на рисунке (13-6). При этой температуре обработанного графита рентгеновский дифракционный спектр постепенно появился относительно острый (hko), (001) и некоторые (hkl) линии, доказано, что осуществили трехмерное упорядочение, что является своего рода высвобождением внутренней энергии процесса отжига; другая параллельная реакция заключается в том, что при 2000-2400 К некоторые примеси образуют карбид (в основном карбид кремния), а при следующей более высокой температуре разлагаются на пары металла и графит. В дополнение к этому, около 2400 К углерод начинает испаряться и появляются термические дефекты, все из которых потребляют энергию. Поскольку эти процессы происходят чаще между 2000 и 2400 К, система поглощает тепловую энергию, что проявляется в возобновлении увеличения энтропии.

        Третья стадия (выше 2400 К): общий нефтяной кокс и асфальтовый кокс и другой легко графитизируемый углерод при температуре 2400 К, направление оси a зерна растет в среднем до 10~150 нм, а направление оси c достигает около 60 слоев (около 20 нм). Из-за упорядочения верхней стадии, вызывается усадка зерен и увеличивается межфазный зазор зерен. Если механизм роста зерен, обсуждаемый выше, даже если вы продолжаете увеличивать температуру шкафа, зерна не могут быть близки друг к другу, не могут быть связаны в более крупное зерно, рост зерна должен полагаться на новый механизм достижения, то есть процесс рекристаллизации.

Этот процесс рекристаллизации, с одной стороны, заключается в перемещении молекул углеродной плоскости внутри или между молекулами атомов углерода, измельчении решетки и трехмерном расположении, с другой стороны, при высокой температуре, превышающей 2400 К, скорость испарения углеродного материала с температурой увеличивается экспоненциально.

Переведено с помощью DeepL.com (бесплатная версия)