石墨形态
石墨的特性与用途
天然石墨具有许多优良的性质，因而广泛应用于国民经济各部门，尤其在冶金、机械、电器、化工工业中得到广泛的应用。
石墨具有突出的耐高温和耐低温的性质，膨胀系数很小，体积稳定，因此能抗急冷急热的变化，石墨的耐高温性质和一般金属不同当温度升高时，它不是趋于软化，而其强度反而增高。
3）润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。
4）化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
5）可塑性：石墨的韧性好，可年成很薄的薄片。
6）抗热震性：石墨在常温下使用能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
3．隐晶质石墨
隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。品位较高。一般的60～80％。少数高达90％以上。矿石可选性较差。
石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：
。结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。工业上，根据结晶形态不同，将天然石墨分为三类。
1．致密结晶状石墨
致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直径大于0．1毫米。晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。这种：石墨的特点是品位很高，一般含碳量为60～65％，有时达80～98％，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。
1）耐高温型：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。
球形石墨的原理和应用
球形石墨的原理和应用1. 球形石墨的原理球形石墨是一种由层状石墨结构形成的碳材料，具有球形外观。
它的形成过程主要通过高温热处理和机械球磨等工艺。
1.1 高温热处理高温热处理是制备球形石墨的重要工艺之一。
在高温下，碳原子在晶体结构中重新排列，形成球形的石墨微球。
通过调控热处理温度、时间和环境，可以控制球形石墨的尺寸和形态。
1.2 机械球磨机械球磨是制备球形石墨的另一种常用方法。
通过在球磨机中对石墨颗粒进行高速摩擦、撞击和压缩，石墨的层状结构被破坏，形成球形结构。
机械球磨可以实现大批量、高效率的球形石墨制备。
2. 球形石墨的应用球形石墨由于其独特的结构和性质，在多个领域具有广泛的应用价值。
2.1 电池材料球形石墨具有优异的导电性和导热性能，被广泛应用于电池材料中。
它可以作为锂离子电池和超级电容器的电极材料，提高电池的循环寿命和能量密度。
2.2 催化剂载体球形石墨的高比表面积和孔隙度使其成为优秀的催化剂载体。
通过将催化剂负载在球形石墨表面，可以提高催化剂的分散度和稳定性，增强催化剂的活性和选择性。
2.3 碳纳米管合成球形石墨是碳纳米管合成的重要前体材料。
在高温热解或化学气相沉积过程中，球形石墨可以通过热解分解生成碳纳米管。
通过调控球形石墨的结构和尺寸，可以控制碳纳米管的形态和性质。
2.4 摩擦材料球形石墨因具有良好的润滑性能和热稳定性，被广泛应用于摩擦材料领域。
它可以作为摩擦副的一部分，减少摩擦系数，提高工件的磨损寿命和工作效率。
2.5 热管理材料球形石墨的高导热性能使其成为优秀的热管理材料。
在电子器件和航空航天领域，球形石墨可以作为热界面材料，提高散热效果，保护设备免受过热损伤。
2.6 复合材料增强剂球形石墨的高强度和低密度特性使其成为复合材料的理想增强剂。
将球形石墨与聚合物基体或金属基体复合，可以显著提高复合材料的力学性能和导电性能。
结论球形石墨作为一种新型碳材料，具有独特的结构和性质，并且在多个领域具有广泛的应用。
石墨的分类和组成
石墨的分类和组成石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。
每一网层间的距离为3.40人，同一网层中碳原子的间距为1．42A。
属六方晶系，具完整的层状解理。
解理面以分子键为主，对分子吸引力较弱，故其天然可浮性很好。
山东省莱西市为我国石墨重要产地之一,石墨探明储量687.11万吨，现保有储量639.93万吨.石墨质软，黑灰色；有油腻感，可污染纸张。
硬度为1~2，沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。
比重为1．9~2．3。
在隔绝氧气条件下，其熔点在3 000℃以上，是最耐温的矿物之一。
自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2 O5、Cu0等杂质。
这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。
此外，还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。
因此对石墨的分析，除测定固定碳含量外，还必须同时测定挥发分和灰分的含量。
石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。
结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。
工业上，根据结晶形态不同，将天然石墨分为三类。
1．致密结晶状石墨致密结晶状石墨又叫块状石墨。
此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。
颗粒直径大于0．1毫米。
晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。
这种：石墨的特点是品位很高，一般含碳量为60~65％，有时达80~98％，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。
2．鳞片石墨石墨晶体呈鳞片状；这是在高强度的压力下变质而成的，有大鳞片和细鳞片之分。
此类石墨矿石的特点是品位不高，一般在2~3％，或100~25％之间。
是自然界中可浮性最好的矿石之一，经过多磨多选可得高品位石墨精矿。
这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越；因此它的工业价值最大。
3．隐晶质石墨隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。
此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。
浅述石墨
浅述石墨【石墨】碳元素的常见结晶形态，六方晶系，常呈鳞片状，多为铁黑、银灰、钢灰色，质软，有滑腻感，薄片具挠性，层状结构。
比重 2.09-2.23,容重1.5-1.8,溶点±3850℃,沸点4250℃。
天然石墨根据结晶状况，可分为晶质鳞片石墨和隐晶质石黑，我国目前主要生产晶质鳞片石墨。
【石墨的特性】具有优异的耐高低温、抗腐蚀、抗辐射、导电、导热、自润滑等性能。
【石墨的应用】冶金、电子、机械、新能源、新材料、核能、航空航天、军事领域。
【石墨的分类】1、晶质石墨（俗称鳞片石墨），另一类是微晶石墨（俗称土状石墨），两种石墨都是由碳构成。
相较而言，晶质石墨在导电、润滑、耐高温等领域都具有特殊性，优越于微晶石墨；用途比较广泛，使用价值更高，尤其在尖端科学方面是不可替代的非金属材料。
【石墨的采选工艺和技术】晶质石墨开采一般是露天开采，方式分为山坡露天开采（内蒙、山西、黑龙江）和挖陷露天开采[山东平原]。
隐晶质石墨开采是井下开采。
鳞片细鳞片石墨浮选工艺过程是：原矿破碎→湿式粗磨→粗选→粗精矿再磨再选→精选→脱水干燥→分级包装等。
浮选工艺流程采用多段磨矿、多段选别、中矿顺序或集中返回的闭路流程。
多段再磨再选有三种形式：精矿再磨、中矿再磨和尾矿再磨。
鳞片石墨的选矿一般采用精矿再磨再选流程。
【石墨按固定碳含量分类】1、高纯石墨[LC]；2、高碳石墨[LG]；3、中碳石墨[LZ]；低碳石墨[LD]。
高纯石墨[LC] C≥99.9%用于生产柔性石墨、密封材料、润滑剂的基料。
高碳石墨[LG]94.0≥C 99.9%用于生产润滑剂、涂料或填充料。
中碳石墨[LZ] 80.0≥C 94.0%用于生产坩埚、铅笔、电池、耐火材料、铸造材料的原料。
低碳石墨[LD] 50.0≥C 80.0%用于铸造涂料等。
【微晶石墨分类】分为两类，有铁类要求者为一类，用WT表示；无铁要求者为一类，用W表示。
如：WT96-45，表示为有铁要求的含碳量96%，最大粒径为45um的产品。
石墨硬度标准
石墨硬度标准石墨是一种具有特殊结构的矿石，是一种形成大规模的结晶体的矿种。
它的化学成分主要是碳(C)，是一种特殊的非金属元素。
在自然界中，石墨可以分为天然石墨和人工石墨两种形式。
天然石墨是在地球上形成的，主要有晶体石墨和鳞片石墨两种形态。
人工石墨是通过加工和炼制天然石墨获得的，具有高度纯净度和均匀性，广泛应用于各个领域。
石墨具有一系列独特的物理和化学性质，其中之一就是硬度。
硬度是指物质抵抗被力量压入表面或切削表面的能力。
一般来说，硬度越高的物质越难被切割或磨损。
在国际上，石墨的硬度常常使用莫氏硬度来进行评估。
莫氏硬度是由德国矿物学家弗里德里希·莫尔于1822年提出的一种用于比较不同矿物硬度的方法。
该方法通过用10种硬度从1-10的标准矿物滑轮对待测矿物进行刮擦测试，以确定其硬度等级。
根据莫氏硬度标准，石墨的硬度等级为1。
这意味着石墨的硬度非常低，容易被刮擦和切割。
与很多常见的矿物相比，石墨的硬度较低，包括针铁矿、赤铁矿、方解石等。
然而，与其他材料相比，石墨的硬度仍然相对较高，因此在某些特定的应用中，石墨可以发挥其独特的特性。
尽管石墨的硬度较低，但它有一些与硬度相关的优势。
首先，石墨具有良好的润滑性能，这使得它在摩擦和磨损环境中具有广泛的应用。
石墨能够通过在接触表面上形成一层润滑膜来减少摩擦和磨损，从而延长设备的使用寿命。
其次，石墨的硬度使其能够在高温环境下保持稳定，这使得它成为一种理想的高温材料。
除了莫氏硬度标准之外，还有其他评估石墨硬度的方法。
例如，布氏硬度是一种常用的硬度测试方法，也可以用来评估石墨的硬度。
布氏硬度通过在石墨表面施加一定载荷，然后测量印痕的深度来确定硬度等级。
然而，布氏硬度测试只适用于较硬的材料，对于石墨这样的较软材料不太适用。
总的来说，石墨的硬度标准是根据莫氏硬度标准来评估的，它的硬度等级为1。
尽管石墨的硬度相对较低，但它仍然具有许多独特的物理和化学性质，使其在各个领域都有广泛的应用。
球墨铸铁的石墨形态及大小.pptx
其外形近似圆球状， 在放大100倍的金相显 微镜下观察，其周界呈 比较圆滑的圆形或椭圆 形，如图1（a）所示。
其外形似团 状，周界有明显 的凹凸不平，如 图1（b）所示。
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团虫状外形比团状更 不规则，边缘明显向外 伸长，呈团虫状，如图1 （c）所示。
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球墨铸铁的石墨形态及大小
制作人：牛艳娥 榆林职业技术学院
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CONTENTS
01
石墨的形态
02
石墨的球化分级
03
石墨的大小
球墨铸铁铸件生产技术课程
90
石墨大部分呈团状，余为团絮状，允许有极少量蠕虫状
80
石墨大部分呈团絮状或团状，余为球、团状、团絮状；
60
石墨呈聚集分布的蠕虫状、片状及球状、团状、团絮状。
50
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石墨的大小
球墨铸铁金相检验标准将石墨球大小分为六级， 见图3和表2。石墨球的大小对球墨铸铁力学性能的影 响也很大。减小石墨球径，增加石墨球在单位面积上 的个数可以明显地提高球墨铸铁强度、塑性和韧性。 更重要的是，石墨球径的减小，使单位面积上球墨数 增多，可使抗疲劳强度提高。因此，细化石墨也就成 为提高抗疲劳强度的一个重要要求。
团虫状
在各种石墨形态中，以 圆球状石墨最好，它对金属 基体的割裂作用最小；而团 状和团虫状石墨就比球状石 墨差，当团虫状石墨大量出 现会使铸铁的力学性能急剧 降低。
石墨熔化分解的
石墨熔化分解的石墨是一种常见的碳质材料，其在高温环境下存在一个特殊的现象，即石墨的熔化分解。
石墨的熔化分解是指在高温条件下，石墨会经历一系列的结构变化，最终转化为其他形态的碳。
石墨的熔点相对较高，约为3500摄氏度。
当温度超过石墨的熔点时，石墨会开始熔化，即从固态转变为液态。
在熔化过程中，石墨的结构逐渐变得不规则，石墨层之间的键连接逐渐削弱，最终完全熔化成液体。
然而，随着温度的进一步升高，石墨并不会一直保持液态状态。
在极高温下，石墨会发生分解反应，其中碳原子会逐渐从石墨结构中脱离，形成气体。
这个过程被称为石墨的熔化分解。
石墨的熔化分解与石墨的晶体结构密切相关。
通常情况下，石墨的晶体结构是由多个石墨层堆积而成的。
石墨层之间的键连接相对较弱，因此石墨具有较强的层状结构。
在熔化分解过程中，石墨的层状结构会逐渐被破坏，石墨层之间的键连接断裂，导致石墨分解成气体。
石墨的熔化分解在高温炉等应用中具有一定的重要性。
例如，石墨炉是一种常用的高温设备，常用于金属熔炼、陶瓷制备等过程中。
在石墨炉中，石墨会受到高温的作用，将矿石等原料加热至熔点，从而实现熔炼或制备的目的。
此外，石墨的熔化分解还与碳纳米管的制备有关。
碳纳米管是由石墨层卷曲形成的一种碳纳米材料。
通过控制石墨的熔化分解过程中的温度、压力等参数，可以实现碳纳米管的精确制备。
综上所述，石墨的熔化分解是石墨在高温环境下经历的一种特殊现象。
石墨的熔化分解与石墨的结构密切相关，石墨在熔化过程中结构变得不规则，并最终分解成碳气体。
在高温炉和碳纳米管制备等领域，石墨的熔化分解具有重要的应用价值。
球墨铸铁球化率标准
球墨铸铁球化率标准本标准规定了球墨铸铁的球化率要求，涵盖了化学成分、石墨形态、基体组织、力学性能、抗疲劳性能、铸造工艺、热处理工艺、质量控制和应用范围等方面。
本标准适用于各种球墨铸铁的生产和质量控制。
1.化学成分球墨铸铁的化学成分应符合相关标准要求，包括碳、硅、镒、磷、硫等元素。
其中，碳含量应在一定范围内，以保证材料的强度和韧性。
硅和镒含量也应适当控制，以优化基体组织和力学性能。
2.石墨形态球墨铸铁中的石墨形态应呈球形或短棒状，分布应均匀。
石墨球径应在一定范围内，以获得良好的力学性能和抗疲劳性能。
3.基体组织球墨铸铁的基体组织应为铁素体或铁素体/珠光体，且珠光体含量应在一定范围内。
铁素体晶粒大小应适中，以获得良好的力学性能和抗疲劳性能。
4.力学性能球墨铸铁的力学性能应符合相关标准要求，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性等指标。
材料的力学性能应与使用要求相匹配，以保证安全性和使用寿命。
5.抗疲劳性能球墨铸铁应具有良好的抗疲劳性能，以应对周期性应力或应变作用。
抗疲劳性能可通过相应的试验进行评估，如应力疲劳试验、应变疲劳试验等。
6.铸造工艺球墨铸铁的铸造工艺应保证铸件的质量和性能。
铸造过程中应控制浇注温度、冷却速度、型砂湿度等因素，以获得均匀的凝固过程和避免缩孔、缩松等缺陷。
7.热处理工艺球墨铸铁的热处理工艺可进一步优化材料的性能和显微组织。
热处理过程应控制加热温度、保温时间和冷却速度等因素，以获得理想的基体组织和石墨形态。
8.质量控制球墨铸铁的生产过程中应进行严格的质量控制，包括原材料检验、熔炼过程控制、浇注过程监控、铸件检验等环节。
质量控制措施应确保每个生产环节的稳定性和可重复性。
9.应用范围球墨铸铁广泛应用于各种机械、汽车、建筑等领域，如发动机缸体、曲轴、液压件、轧辐等关键部件。
其优良的性能和可靠性使其在许多领域中成为其他铸铁无法替代的材料。
10.与其他铸铁的比较与灰铸铁、可锻铸铁等其他铸铁相比，球墨铸铁具有更高的强度、韧性和抗疲劳性能。
球墨铸铁与灰铸铁的差异
其根本区别就是石墨形态的差异：灰铸铁的石墨形态一般呈层片状，力学性能相对于这四种来说是最差的； 蠕墨铸铁石墨呈蠕虫状，性能强于上面的； 同理，球墨铸铁的石墨经过球化退火后呈球团 状，力学性能比蠕墨铸铁强一点； 可锻铸铁的力学性能是这四种中最好的，与铸钢可媲美，故名；但真正意义上，它并不能用来锻造。
石墨形态很细小，均散分部。
两种铸铁都有有较高的强度和韧性，两者的区别就是可锻铸铁有较高冲击韧度，而球墨铸铁有较高耐磨性能。
灰铸铁组织里的石墨是以片状存在,球墨铸铁组织里的石墨是以球状存在的 区别: 1．看切削加工面灰铁：呈灰色，光泽很暗，表面看来较粗糙。
球铁：灰色，光泽较灰铁亮，表面粗糙程度似灰铁。
2.锉削试验灰铁：锉削阻力较小，锉削时发出“唰唰”声，极少粘锉，屑末呈灰黑色，有少量银白亮点，细看颗粒大小不一，以小颗粒细末为主，用手指碾磨，很容易使手指染黑。
球铁：锉削时阻力比灰铁略大，也有较明显的“唰唰’’声，极少粘锉，屑末呈灰黑色，有细密的亮点，颗粒大小不等，但以大颗粒为主，用手指碾磨屑末，可使手指染黑，但较灰铁染黑程度轻。
3．听敲击声灰铁：声音低沉，持续时间极短。
球铁：声音清脆，有余音，持续时间较短。
灰铸铁强度\塑性低(片状石墨割裂基体,引起应力集中),脆性大,消振性能好.主要用来生产一些强度要求不高,主要承受压应力的各种箱体\底座等.球墨铸铁:球形石墨对基体的割裂作用降到最低,应力集中作用最小,故其强度很高,可以和中碳钢蓖美,可以充分发挥基体的性能,且有一定的塑性和良好的韧性.常用来制作一些强韧性要求高且形状复杂(铸造性能比钢好,但比灰铸铁要差)的工件,比如内燃机曲轴\连杆等之类的零件.球墨铸铁一般还可以经过热处理来进行强化,而灰铸铁一般不能经过热处理来提高强度(片状石墨的影响).。
灰铸铁中石墨形态分级及其特点(0).kdh
［3］ Angus H T，Physical and Engineering Properties of Cant uson ［M］. The British cost tron research Association. 1960:13~18.
e）枝晶片状（E 型）
f）星状（F 型）
图 2 片状石墨分布形状图[1，2]
2）B 型石墨，也称菊花状石墨，这种类型石墨发 生在碳当量高，且结晶核心较少的情况下，共晶团 比较大，而结晶初期冷却速度比较大，所以中心石 墨长不大，片较细小。
3）C 型石墨，它出现在过共晶铁水的铸件中，有 粗大的片状初生石墨，可增加材料热导率、降低弹 性模量，由于钢锭模子要求有高的导热性，所以在 钢锭模中常出现这种石墨。 由于 C 型石墨会降低铸 铁的机械性能，所以具有 C 型石墨的铸件机械加工 表面会出现麻点。
石墨
石墨科技名词定义中文名称：石墨英文名称：graphite定义：碳的一种同素异构体——六方晶系的晶体。
它是铸铁内常出现的以及石墨化钢内含有的一种组织组分。
所属学科：机械工程(一级学科) ；机械工程(2)_热处理(二级学科) ；机械工程(2)一般热处理名词(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片石墨环石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合，构成共价分子。
由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。
石墨是其中一种最软的矿物。
它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。
碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。
汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成，从“炭”字音。
目录简介碳元素碳化合物存在形式性质产地分布形态特性天然石墨分类简介碳元素碳化合物存在形式性质产地分布形态特性天然石墨分类•致密结晶状石墨•鳞片石墨•隐晶质石墨•特种石墨成型方式•石墨特殊性质•石墨与金刚石•石墨熔点比金刚石高•石墨的用途•石墨新用途•石墨轻工业应用简介英文名称：graphite分子式：C分子量：12.01CAS 登录号：7782-42-5EINECS 登录号：231-955-3碳元素碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。
碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。
碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。
碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。
生物体内大多数分子都含有碳元素。
碳化合物碳化合物一般从化石燃料中获得，然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品，如乙烯、塑料等。
存在形式碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。
块状石墨形态
块状石墨形态哎，说起块状石墨的形态，这事儿得从我那次在地质博物馆的一次偶遇说起。
你知道的，地质博物馆里总是充满了各种奇形怪状的石头，那天，我就是在这些石头中发现了块状石墨这个有趣的家伙。
1. 那天，我闲来无事，决定去地质博物馆逛逛。
我走进了一个展厅，里面陈列着各种各样的矿石。
我的目光被一个黑色的块状物吸引，它静静地躺在展示柜里，表面光滑，有一种独特的光泽。
2. 我走近一看，展示牌上写着“块状石墨”。
我心想，这不就是铅笔里的那种石墨吗？怎么看起来这么不同呢？我印象中的石墨都是灰蒙蒙的，而这块石墨却黑得发亮。
3. 我仔细观察这块石墨，它的形态非常规则，就像是有人精心雕刻过一样。
它有着清晰的边缘和平面，就像是一块黑色的水晶。
4. 我还记得，博物馆的讲解员走过来，开始给我们讲解块状石墨的特点。
她说，块状石墨是一种非常纯净的石墨，它的碳含量非常高，因此非常柔软，也非常容易切割。
5. 我忍不住伸手摸了摸那块石墨，果然，它的表面非常光滑，手感就像是触摸着最柔软的丝绸。
6. 讲解员还告诉我们，块状石墨的这种形态是由于它在地下形成的特定地质条件下，碳原子以特定的方式排列，形成了这种层状结构。
7. 我听着讲解员的解释，开始想象地下的碳原子是如何慢慢地聚集、排列，最终形成了这么美丽的块状石墨。
8. 那次参观后，我对块状石墨的形态有了更深的理解。
我才发现，原来这些看似普通的石头，背后都有着复杂的形成过程和科学原理。
9. 所以，我说啊，块状石墨的形态这事儿，虽然听起来挺学术的，但其实它就在我们的生活中，从铅笔芯到润滑剂，到处都有石墨的身影。
10. 总之，那次地质博物馆的参观让我对块状石墨有了更深的体会。
下次你再听到石墨或者块状石墨这个词，希望你能想起我今天讲的这个故事，也许它能让你对地质学有更多的兴趣和理解。
11. 下次如果你有机会，也可以去地质博物馆亲自看一看块状石墨。
你会发现，这些矿石并不枯燥，它们是我们地球历史的见证者。
铸铁石墨化过程的三个阶段
铸铁石墨化过程的三个阶段
第一阶段是碳化阶段，也称为白口阶段。
在这个阶段，铸铁中的碳与铁发生化学反应，生成高温下的碳化铁，使铁炭相分离，形成白口铁。
第二阶段是石墨化阶段，也称为灰口阶段。
在这个阶段，白口铁开始分解，铁炭相逐渐转化为石墨，形成灰口铁。
石墨化过程受温度、时间、铁合金元素等因素的影响。
第三阶段是球化阶段，也称为黑口阶段。
在这个阶段，灰口铁中的石墨形态由片状变为球状，形成黑口铁。
球化过程受冷却速度、铁合金元素、石墨形态等因素的影响。
铸铁石墨化的过程可以提高铸铁的力学性能和热处理性能，使其具有更好的韧性和强度，广泛应用于机械、汽车、工程机械等领域。
- 1 -。
人工石墨负极材料球化的原因
人工石墨负极材料球化的原因
人工石墨负极材料球化的原因主要有以下几个方面：
1.热处理过程：在高温处理过程中，人工石墨负极材料经过复杂的物理和化
学变化，其内部结构逐渐发生变化。
这种变化可能导致石墨的形态从平面片状转变为球形颗粒状。
2.表面张力作用：石墨材料在高温下容易受到表面张力的影响，使得石墨片
层发生弯曲和变形。
随着温度的升高，表面张力对石墨片层的作用力逐渐增强，从而导致石墨片层发生聚集和收缩，最终形成球形颗粒状。
3.颗粒间的相互作用：在高温处理过程中，石墨颗粒间的相互作用也会影响
其形态的变化。
如果石墨颗粒间的相互作用较强，它们可能会聚集在一起形成更大的球形颗粒状结构。
4.制备工艺条件：制备工艺条件如温度、压力、气氛等也会对人工石墨负极
材料的球化程度产生影响。
不同的工艺条件可能导致不同程度的球化现象。
综上所述，人工石墨负极材料球化的原因是多方面的，包括热处理过程、表面张力作用、颗粒间的相互作用以及制备工艺条件等。
这种球形颗粒状的石墨材料在锂离子电池中具有良好的应用前景，可以提高电池的能量密度和循环寿命。
石墨形态
共晶石墨(A、D、E、B型及珊瑚状石墨)的形成在共晶结晶阶段生长的片状石墨依分布及形态特点可分成A、D、E、B型石墨，它们分别在不同化学成分及过冷条件下形成。
A型石墨是生长于早期形成的共晶晶粒内的片状石墨。
在过冷度不大、成核能力较强的熔液中生成。
由于分枝不很发达，故石墨分布较为均匀。
A型片状石墨是非正常共晶反应条件下形成的，石墨片超前生长几乎像初生相。
D型石墨又称过冷石墨，大的过冷造成强烈的石墨分枝是生成这种石墨的主要原因。
石墨分散度大，比A型石墨更细更短。
尺寸在20%26mu;ml以下，大部分在2～%26mu;gm范围内。
在奥氏体枝晶问呈无方向性分布。
石墨端部曲率半径小，近似尖形。
根据共晶系的分类，D型过冷石墨是在石墨与奥氏体高度共生的正常共晶条件下形成的。
石墨与奥氏体以相同的生长速度同时伸入液体，从而限制了它的长大。
石墨呈极度弯曲的短片，低倍率下观察几乎是小点状。
根据D型石墨的生长机制，凡是增加过冷度使石墨加剧分枝的因素均有利于A 型石墨向D型石墨的转变。
例如：激冷铸型灰铸铁、连铸制品、低硫(w(S)%26lt;0.01％)铸铁件、真空熔炼、高温过热都容易生成D型石墨。
生产上制取D型石墨常用的方法是向高碳当量的铁液中加Ti。
铸铁的钛含量依碳当量变化而变化，碳当量偏低时，Ti量可少，碳当量增高时Ti量随之增高。
例如：CE=4.0％时，对应加入w(Ti)=0.10％～0.15％；CE=4.3％时，w(Ti)=0.15％～0.20％；当CE=4.7％时，w(Ti)=0.20％～0.25％。
文献[54]指出，为使过共晶铸铁用金属型铸造得到D型石墨，铸铁的含Ti量是重要条件。
在CE=4.5％时w(Ti)=0.085％；CE=4．44％时，w(Ti)=0.075％则可得到最优的强度。
为获得所需的显微组织，以及抗拉强度与良好的切削性能的最佳结合，钛的质量分数不宜超过0.1％。
钛降低铁液的共晶温度，提高自身的过冷倾向，促使石墨大量分枝。
石墨烯形态
石墨烯形态石墨烯是一种自然存在的石墨形态，也是最常见的碳素形态之一。
石墨烯是由单层碳原子以六元环的形式组成的平面网格结构，它的发现引起了材料科学领域的巨大兴趣。
石墨烯在理论和实验研究方面都受到了广泛的关注，因为这种新型材料具有出色的物理、化学、电气和机械性质，可以用于诸如电子学、催化、纳米技术和生物医学等方面。
石墨烯的形态很独特，它只有一个原子厚度的平面结构，这使得它的厚度仅为几个纳米，却具有出色的物理特性，如高电导率、高透明度、高机械强度和高导热性。
石墨烯的晶格由两个镜像对称的子晶格组成，每个子晶格都包含着一个六元环，每个碳原子都占据了环上的一个角。
在正交坐标系中，石墨烯的晶格长为a=0.246nm，晶格宽为b=0.142nm，而晶格中的碳-碳键长为0.142nm，角度为120度，这是六元环的固有角度。
石墨烯的形态还可以通过石墨烯的缺陷来描述。
在这种情况下，一些碳原子不在六元环中，而是在缺陷处形成类似五、七元环的结构，从而改变晶格的形态。
例如，石墨烯中的直线缺陷由一排缺失碳原子组成，这会导致该区域的电导率变低，但同时也会增加石墨烯的机械强度。
此外，石墨烯中的点缺陷也很常见，这些缺陷通常是由一些碳原子缺失或替换而导致的，它们对石墨烯的稳定性和性能都有重要影响。
在石墨烯的结构描述中，还有几个重要的参数需要考虑，其中之一是石墨烯的晶格常数。
石墨烯晶格常数是指两个相邻的碳原子之间的距离，该值通常是0.142nm。
另一个重要参数是石墨烯的泊松比，它描述了一个物体受到横向应力时纵向伸长的程度。
对于石墨烯来说，其泊松比通常在0.2左右，这意味着它的纵向伸长是横向压缩的五倍左右。
总之，石墨烯的形态是非常独特的，它具有单层结构、六元环晶格以及与之相关的缺陷。
对石墨烯形态的研究对于深入掌握石墨烯的特性和应用非常重要，它可以为各种不同领域的科研工作提供重要的指导。
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共晶石墨(A、D、E、B型及珊瑚状石墨)的形成
在共晶结晶阶段生长的片状石墨依分布及形态特点可分成A、D、E、B型石墨，它们分别在不同化学成分及过冷条件下形成。
A型石墨是生长于早期形成的共晶晶粒内的片状石墨。
在过冷度不大、成核能力较强的熔液中生成。
由于分枝不很发达，故石墨分布较为均匀。
A型片状石墨是非正常共晶反应条件下形成的，石墨片超前生长几乎像初生相。
D型石墨又称过冷石墨，大的过冷造成强烈的石墨分枝是生成这种石墨的主要原因。
石墨分散度大，比A型石墨更细更短。
尺寸在20%26mu;ml以下，大部分在2～%26mu;gm范围内。
在奥氏体枝晶问呈无方向性分布。
石墨端部曲率半径小，近似尖形。
根据共晶系的分类，D型过冷石墨是在石墨与奥氏体高度共生的正常共晶条件下形成的。
石墨与奥氏体以相同的生长速度同时伸入液体，从而限制了它的长大。
石墨呈极度弯曲的短片，低倍率下观察几乎是小点状。
根据D型石墨的生长机制，凡是增加过冷度使石墨加剧分枝的因素均有利于A 型石墨向D型石墨的转变。
例如：激冷铸型灰铸铁、连铸制品、低硫
(w(S)%26lt;0.01％)铸铁件、真空熔炼、高温过热都容易生成D型石墨。
生产上制取D型石墨常用的方法是向高碳当量的铁液中加Ti。
铸铁的钛含量依碳当量变化而变化，碳当量偏低时，Ti量可少，碳当量增高时Ti量随之增高。
例如：CE=4.0％时，对应加入w(Ti)=0.10％～0.15％；CE=4.3％时，
w(Ti)=0.15％～0.20％；当CE=4.7％时，w(Ti)=0.20％～0.25％。
文献[54]指出，为使过共晶铸铁用金属型铸造得到D型石墨，铸铁的含Ti量是重要条件。
在CE=4.5％时w(Ti)=0.085％；CE=4．44％时，w(Ti)=0.075％则可得到最优的强度。
为获得所需的显微组织，以及抗拉强度与良好的切削性能的最佳结合，钛的质量分数不宜超过0.1％。
钛降低铁液的共晶温度，提高自身的过冷倾向，促使石墨大量分枝。
众多的短小、弯曲D型石墨缩短了碳的扩散距离，使石墨附近的奥氏体在铸件冷却过程转化成铁素体(见图1)，导致力学性能降低。
但是由于：①奥氏体枝晶多。
②D型石墨短小，对基体的割裂作用小。
③D型石墨共晶团有良好的团球状外形(见图2)等原因，与相同基体的铸铁相比，D型石墨铸铁往往具有较高的强度。
图1
图2 型石墨的共晶团
E型石墨是一种比A型石墨短小的片状石墨。
与D型石墨一样均位于枝晶问，统称为枝晶石墨。
容易在碳当量较低(亚共晶程度大)、奥氏体枝晶多而发达的铸铁中产生。
此时，共晶团与枝晶交叉生长(见图3)，由于枝晶问的共晶液数量较少，析出的共晶石墨只好沿枝晶方向分布，故有明显的方向性(见图4)。
形成E 型石墨的过冷度比A型石墨大，但小于D型石墨，它的粗细、长短皆处于A、D 型石墨之间。
尽管E型石墨不属于过冷石墨，但经常与D型石墨伴生，如图5所示。
图3 共晶团与枝晶交叉生长
B型石墨形状似菊花又称菊花状(或蔷薇状)石墨。
菊花心部是点状(或短片状)石墨，外部由卷曲的片状石墨包围。
这类石墨常在碳、硅含量较高，冷却速度较大的近共晶或共晶灰铸铁(如活塞环、离心铸造气缸套)铸件中形成。
由于过冷度大，石墨在心部的大量分枝，引起B型石墨心部呈过冷点状。
释放出的结晶潜热减慢了过冷石墨向外生长的分枝倾向，使石墨由D型过渡到A型。
珊瑚状石墨是由许多纤维状石墨组成的丛生体，酷似海中的珊瑚。
显微镜观察时二维形态呈点状，并带有少许短柱，彼此不太连接，端头多呈圆形。
具有这种石墨的铸铁，在我国称之为点状石墨铸铁。
扫描电镜观察，珊瑚状石墨的三维结构是高度分枝的细小纤维形态，
图4 E型石墨的方向性生长
图5 E、D型石墨伴生
纤维的横截面多为圆形，直径小于1%26mu;m。
纤维状石墨由石墨的基面层片自身绕成的圆锥螺旋体所构成(见图6)。
常常盘绕纤维轴旋转以不稳定生长方式形成不规则的扇形旋涡体，盘旋频繁而又相互连接。
图6
Minkoff根据它的生长机制将其连同蠕虫状石墨一道划入片状和球状之间的一种中间石墨。
形成珊瑚状石墨的条件，要求过冷度大或极低的含S量，例如州(S)%26le;0.001的纯Fe-C-Si系中可形成这种石墨。
当硫的质量分数提高到0.002％时，需要增加冷却速度(石墨型浇注)或在成分中加w(Zr)=0.5％，此时也可在%26Phi;25mm 的砂型铸铁试样上获得100％珊瑚状石墨。
在真空条件(0.133Pa)下熔炼，只要
)=0.015％～冷却速度达0.9℃/s，硫的质量分数可放宽到0.01％。
对含w(M g
残
0.030％的铁液用含硫变质剂处理，或对w(M g残)=0.005％～0.010％的铁液用铁屑(已含有均匀的石墨粒子)进行遗传处理均可生产珊瑚状石墨。
作者发现，在厚壁蠕墨铸铁的不均匀组织中也可存在这种石墨。
珊瑚状石墨铸铁由于石墨十分细小，尽管基体组织多为铁素体，仍具有极好的力学性能，抗拉强度可达到(%26sigma;b=400MPa，断后伸长率%26delta;=2％的水平。