石墨密封材料的結構性質——氣孔率、比孔容積和孔徑分布
(2)氣孔率、比孔容積和孔徑分布
①氣孔率:從宏觀組織結構來看,石墨制品是由固體骨架與氣孔兩部分組成的。氣孔率是指試塊中的氣孔體積占試塊總體積的百分率,氣孔的形式可以分為閉口氣孔、開口氣孔及貫通氣口三種類型。
經過一次瀝青浸漬的石墨制品,氣孔率可減少5%左右,經過二次浸漬,氣孔可降低20%以下,多次浸漬的氣孔率變化如表4所示。
表4 多次浸漬生石墨氣孔率的變化
浸漬次數 |
氣孔率,% |
開口氣孔率,% |
閉口氣孔率,% |
閉口氣孔率/氣孔率 |
0 |
28.3 |
27 |
1.3 |
0.05 |
1 |
21.7 |
18 |
3.7 |
0.17 |
2 |
19.0 |
14.6 |
4.5 |
0.29 |
3 |
17.4 |
12.2 |
5.2 |
0.30 |
②比孔容積:稱取一克重量指定粒級的顆粒,其顆粒上全部孔的容積(不包括顆粒與顆粒之間的孔隙)稱為比孔容積,比孔容積可由顆粒的真比重與假比重計算而得:
表5 石墨材料密度劃分標準
級別 |
比孔容積,cm3/g |
特密級 |
小于0.05 |
高密級 |
0.05-0.1 |
普密級 |
0.1-0.15 |
中等孔度 |
0.15-0.2 |
多孔 |
大于0.5 |
③孔徑分布:研究石墨的宏觀組織結構性質,只知道總氣孔率、開口氣孔率和閉口氣孔率、比孔容積,還不足以解釋一系列工藝技術問題,還應知道孔徑的分布狀況。孔徑分布是孔容積按孔徑大小不同而變化的量。比如說,試塊內大孔占多少,它們的孔體積對全部氣孔的總體積占有比例多大;毛細孔有多少,它們的孔體積對全部氣孔的總體積占有比例多大,這些問題都有必要進行研究。
用水銀孔度計對兩種石油焦的孔徑分布測定結果如表6所示。
表6 兩種石油焦的孔徑分布
孔徑區域 |
孔徑分布,% |
原焦 |
煅燒后 |
石墨化后 |
石油焦A |
大孔區域>10000Å |
73.3 |
61.8 |
59.3 |
中孔區域1000~10000Å |
14.5 |
13.4 |
17.2 |
小孔區域100~1000Å |
7.0 |
15.3 |
14.4 |
毛細孔區域<100Å |
4.7 |
9.5 |
9.1 |
石油焦B |
大孔區域>10000Å |
79.8 |
56.3 |
51.7 |
中孔區域1000~10000Å |
8.3 |
22.6 |
10.6 |
小孔區域100~1000Å |
7.5 |
11.8 |
31.9 |
毛細孔區域<100Å |
4.3 |
9.3 |
5.8 |
由表中可以看出煅燒及石墨化后孔徑區域發生變化,由于孔徑大小的分布與油漬工藝、石墨的透氣性及液體的滲透性密切相關,所以為保證石墨材料有優良的密封性能,對孔徑分布與工藝的關系尚需認真研究分析。
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