mifso-64石墨編織盤根

mifso-64石墨編織盤根由一種不銹鋼絲增強的石墨線編織成的柔韌并且高強度的編織盤根。與其它盤根組合使用所達(dá)到的優(yōu)異的密封性能使之成為非常優(yōu)秀的密封材料，特別是在高壓下。它也是獨特的萬用密封盤根。石油設(shè)備、發(fā)電廠、化工、鋼廠等推薦使用。適用熱水、高溫、高壓、、蒸汽、熱交換介質(zhì)、氨、氫、有機(jī)溶劑、碳?xì)浠衔?、低溫液體等介質(zhì)。

石墨單晶 純凈的天然鱗片石墨、高定向熱解石墨，這些石墨晶體，缺陷較少而且尺寸較大，一般可認(rèn)為是較完善的石墨單晶。對這類石墨的熱導(dǎo)有過相當(dāng)多的研究。在壓應(yīng)力下，經(jīng)過3000K以上處理的熱解石墨，其體積密度為2.25g/cm，接近單晶的理論密度2.266g/cm，其(002)衍射峰半寬角展只有0.4°(鑲嵌角)，也十分接近于理論值零度。這種石墨的熱導(dǎo)率見表1。這些數(shù)值一般認(rèn)為可代表單晶石墨的相應(yīng)數(shù)值。沿兩個主方向的熱導(dǎo)率:沿層面的記為λa，沿垂直于層面的則記為λc。

在常溫下λa比λc大200倍左右。溫度升高，這個比值有所下降，但仍然很大。所以由微晶組成的多晶石墨，其熱導(dǎo)為微晶層面熱導(dǎo)率λa所控制，λc幾乎可不予考慮。天然鱗片石墨的λa在常溫下為280~500W/(m·K)之間，比值λa/λc在3~5之間，可見其晶體的完善程度遠(yuǎn)不如高定向熱解石墨。

晶體結(jié)構(gòu)高度規(guī)整的熱解石墨，La在2000nm以上，由低溫到高溫，其導(dǎo)熱率隨溫度的變化呈鐘罩形，見圖1、圖2。

在溫度遠(yuǎn)低于石墨晶體層面熱導(dǎo)的特征溫度θλ下:

λa∝exp(–θλ/bT) (5)

式中b約等于2，θλ有時稱做德拜溫度，但與表征熱容的德拜溫度不同(見炭質(zhì)材料和石墨材料的熱容)。在溫度遠(yuǎn)高于θλ時，則有

λa∝T(6)

按式(5)，在低溫下，λa隨溫度T的增高而上升;按式(6)，在高溫下，λa則隨溫度的增高而下降。在低溫和高溫之間，(5)、(6)兩式都起作用，在這兩種作用互相匹敵時，λa達(dá)到最大值。這就是形成鐘罩形曲線的原因。

在不太低的溫度下，石墨晶體的導(dǎo)熱載體是聲子，式(3)可簡化為:

λ=γρcVvl (7)式中ρ為密度，cV為質(zhì)量定容熱容，v為聲子傳播速度，l 為聲子兩次散射或碰撞之間的平均自由程，γ為比例系數(shù)。在低溫下，l的大小由晶界散射所制約，l的大小與微晶的尺寸相當(dāng)。所以λa~T曲線峰值的高度和位置為石墨晶體的尺寸(微晶a向直徑La)所控制。熱解石墨的退火溫度越高，晶體越完善，La隨之增大，因而熱導(dǎo)率λa增高，峰值增大，峰位向低溫側(cè)移動(圖3)。

兩種石墨晶體，晶粒a向直徑分別為La.1和La.2，熱導(dǎo)率峰位分別為Tm.1和Tm.2，這些參數(shù)之間有如下關(guān)系:

(8)提供了一種由熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)估算La的方法。由這種方法得到的La數(shù)值與由X光衍射法的大體相當(dāng)。

晶體兩個主方向的熱導(dǎo)率為λa和λc，沿任一方向Ф的熱導(dǎo)率為λФ，Ф為這一方向與晶軸c的交角，有

λФ=λasinФ+λccosФ (9)

式(9)pT形象地用以長徑為旋轉(zhuǎn)軸的一個旋轉(zhuǎn)橢球來表示(圖4)。橢球的半長徑為λc，半短徑為λa。這一橢球稱為石墨的熱導(dǎo)橢球。在任一方向的熱導(dǎo)率λФ，可由橢球在該方向上的半徑γФ來表示:

λФ=1/γФ(10)

在該方向上的半徑越短，熱導(dǎo)率越大。

石墨晶體熱導(dǎo)率的理論，十分繁雜，依靠計算機(jī)的幫助取得了不少進(jìn)展，但還有不少問題有待進(jìn)一步的探討。茲僅以無缺陷理想石墨晶體的層面熱導(dǎo)率λa為例，把晶格振動波加以量子化，形象地把振動波稱為聲子，振動波是向量，可稱為波矢。波矢的能量和狀態(tài)是晶體倒易點陣的函數(shù)。整個晶體的倒易點陣可用一個小區(qū)域來代表;這一區(qū)域叫做布里淵區(qū)。只要把聲子在這一區(qū)域內(nèi)的能量和狀態(tài)搞清楚，聲子在整個晶體內(nèi)的情況也就了如指掌了。

石墨晶體的布里淵區(qū)是一個六角棱柱體(圖5)。如果只討論石墨晶體層面的熱導(dǎo)率，作為一種簡化模型，只討論聲子在圖5的正六角形面上的運動情況就夠了。這種二維情況使問題大為簡化，處理較為方便。用n代表波數(shù)，在[nx，ny]平面上，六角形截面的面積，可用一個半徑為nm的圓面來代表，由圖5得出:

(11)

式(11)中a是石墨一個晶格參數(shù)，a=0.246×10cm。nm就是聲子振動的最大波數(shù)，即聲子在單位長度上的振動次數(shù)。聲子運動速度v與波數(shù)n的乘積是聲子的頻率，聲子的能量與頻率成正比。聲子的最大角頻率wm=2πvnm，而2πnm稱為最大角波數(shù)，常記為qm。qm=1.55X10cm。

把聲子的運動情況加以分類，每一類稱為一個聲子分支，每一分支給予一個代號。在布里淵區(qū)的正六角形層面上有好幾個聲子分支，主要的有3個:縱向分支，最大頻率為37THz，速度為vL=2.36×10cm/s;2.TA，橫向分支，最大頻率為25THz，速度為vT=1.59X10cm/s;3.低TA分支，又稱為彎曲振動分支，最大頻率為14THz，速度為vb=0.53×10cm/s。此外還有折疊LA分支、橫向光學(xué)分支TO等，這些非主要分支的頻率都低于4THz，而且與其他分支發(fā)生強烈的相互作用，因此小于4THz，即角頻率小于wc=2.5×10S的這些分支，在熱量傳輸中不起什么作用，可以忽略不計。wc稱為聲子角頻率下限。低TA分支的速度與LA、TA相比低很多，也可不予考慮。在這種大為簡化的情況下，只考慮LA、TA這兩個分支，并且只考慮熱導(dǎo)，不涉及熱容。這就是所謂二維聲子氣模型。由此可定義一個德拜速度vD:

(12)由以上列舉的數(shù)據(jù)得到:德拜速度vD=1.86×10cm/s，聲子最大角頻率wm=vDDqm=2.88x10s。

在熱導(dǎo)載體為聲子所壟斷，即在常溫和不太高的溫度下，理想石墨晶體的層面熱導(dǎo)率為λ，則

(13)式中ρ為理想石墨晶體的密度2.266g/cm，γ為格林愛森系數(shù)(見石墨的熱容)，可取γ=2，由此得到

=5.73/T×10 (14)

此式簡捷明了，又顯然為式(6)的T關(guān)系提供了理論依據(jù)。由此式算得的熱導(dǎo)率與高度完善的高定向熱解石墨實測數(shù)值的對比見表2。

實測值與理論值大體相適應(yīng)，由十分簡化的理論模型得到的結(jié)果竟然與實際符合得如此之好。兩者之比平均為0.94，這表明即使如此高度完美的石墨晶體，其完善程度與理想晶體相比仍有不足之處。

多晶石墨的熱導(dǎo)率為眾多因素所左右:骨料與黏結(jié)劑的種類和配比、成型條件、熱處理溫度等制造工藝有顯著的影響;微晶的尺寸與分布、孔隙的數(shù)量和形狀等結(jié)構(gòu)因素，其影響尤為突出。不同石墨品種之間，熱導(dǎo)率千差萬別，即使同一種石墨，不同批次之間也有相當(dāng)大的差異。影響因素雖多，但控制熱導(dǎo)率的基本規(guī)律不變。在以聲子熱導(dǎo)為主的溫度區(qū)界內(nèi)，仍為式(7)所表明的規(guī)律所控制。

多晶石墨由眾多的微晶組成。多晶石墨的熱導(dǎo)通過微晶的層面?zhèn)鬟f(a向熱導(dǎo))，因為微晶的λa比λc約大兩個數(shù)量級，c向熱導(dǎo)可忽略而不計，如圖6所示。在中等溫度下，微晶的λa主要為兩種散射過程所控制:1.晶界散射所控制的熱導(dǎo)λB，微晶尺寸La越大，λB越大。2.聲子間互相碰撞引起的散射所控制的熱導(dǎo)λu，溫度越高，這種散射越強烈，λu隨溫度的增高而減小。λa、λB、λu之間有如下關(guān)系:

1/λa=1/λB+1/λu

(15)在任一方向(x方向)的熱導(dǎo)率λx取決于多晶石墨中微晶的取向和分布。由于熱量傳遞的路徑蜿蜒曲折，微晶之間還可能存在非晶態(tài)及不完善的晶態(tài)炭素物質(zhì)，過渡性炭素物質(zhì)，λx與λa之間的關(guān)系中應(yīng)列入一個校正系數(shù)αx，即:

(16)由理論分析，λu隨溫度的變化數(shù)據(jù)列在表3中。再把不同溫度下熱導(dǎo)率的實測數(shù)據(jù)與理論式(16)比較，即可得到λB和αx。對一種擠壓成型的核石墨PGA和模壓成型的ZTA石墨，其熱導(dǎo)率的實測值與計算值的對比表示在圖7上。

表3 λu隨溫度的變化

熱導(dǎo)率隨溫度而變化的情況，對幾種模壓石墨，分別表示在圖8、圖9上，λ–T曲線都呈鐘罩形。

擠壓成型的宇航石墨ATJ–S，密度為1.84g/cm，以及各向同性的細(xì)顆粒高密度石墨，密度達(dá)2.0g/cmHDG和HDFG(用短纖維增強的HDG)都是高熱導(dǎo)多晶石墨。這些石墨的熱導(dǎo)率隨溫度而變化的情況見圖10。