Характер изменения пористой структуры и удельной поверхности графитов под влиянием процессов ТМО и ТМХО » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Характер изменения пористой структуры и удельной поверхности графитов под влиянием процессов ТМО и ТМХО

25.06.2021

Пористую структуру графитов, которая определяется величиной удельного объема открытых пор V, характером их распределения по размерам эквивалентных радиусов, а также величиной удельной поверхности Sуд, с достаточной степенью достоверности можно определить методом ртутной порометрии на поромерах низкого и высокого давления по общепринятой методике.

В связи с тем что для графитов TMO все интегральные кривые оказались «закрытыми» как со стороны крупных пор (пуазейлевских) с размером радиусов от 3—3,5 мкм и более, так и со стороны тонких пор (кнудсеновских), целесообразно показать характер пористой структуры этих материалов в виде дифференциальных кривых (рис. 8.8). На этих кривых четко просматривается изменение как величины объема пор V, так и величины размера максимально преобладающих в материале пор rmax в зависимости от температуры процесса ТМО. Как следует из анализа рис. 8.8 и данных табл. 8.2, все изменения пористой структуры материалов происходят в области переходных пор (поры с размерами радиусов от 3—3,5 мкм до 30—350 нм), с ростом температуры процесса от 1800 до 2600 °С наблюдается закономерное смещение rmax в сторону меньших размеров (от 0,7 до 0,1 мкм). Для графитов, полученных при 2800 и 3000 °С, rmax возрастает и составляет соответственно 0,22 и 0,5 мкм. Аналогичным образом изменяется и величина удельной поверхности графитов TMO (рис. 8.9, с). Зависимость объема пор от температуры процесса TMO носит плавный характер.

Измерение пористой структуры графитов, полученных методом ТМХО, в зависимости от температуры процесса носит несколько иной характер, чем для графитов ТМО, что можно считать результатом взаимодействия карбида циркония с углеродом исходной шихты при высоких температурах и давлениях.

На рис. 8.10 представлены интегральные кривые распределения пор по размерам радиусов для графитов ТМХО при температурах 1800—2800 °C, а в табл. 8.2 и на рис. 8.9, б приведены основные показатели пористой структуры.

Для некоторых температур (2600 и 2800 °С) интегральные кривые оказались «открытыми» (отсутствие четко выраженного максимума со стороны мелких кнудсеновских пор), поэтому для этой серии материалов приводить дифференциальные кривые оказалось нецелесообразным. Из анализа интегральных кривых следует, что пористая структура графитов ТМХО претерпевает более глубокие изменения по сравнению с материалами, полученными ТМО. Как уже отмечалось выше, для материалов TMO все изменения в характере пористой структуры происходят в области одной группы пор, а именно переходных, так как объем крупных пор (пуазейлевских) практически не изменяется и составляет всего 0,002—0,007 см3/г.

Для графитов ТМХО при температуре процесса 800 °С характерно наличие большого объема пуазейлевских пор (0,064 см3/г), что составляет 36,6 % объема открытых пор. Повышение температуры резко снижает как объем пуазейлевских пор, так и V. Кроме того, уменьшается и rmax, что сказывается на величине удельной поверхности.

Тенденция закономерного снижения V с ростом температуры, отмечавшаяся ранее для графитов ТМО, сохраняется и для графитов ТМХО, но в данном случае она имеет более резко выраженный характер и аналогична изменению зависимости размера rmax от температуры процесса (см. рис. 8.9). Однако зависимость удельной поверхности от температуры процесса ТМХО имеет несколько отличный характер по сравнению с изменением объема пор и их размера. До температуры 2400 °C удельная поверхность закономерно уменьшается, при температуре 2600 происходит резкое увеличение удельной поверхности (в два раза), в то время как объем пор в два раза уменьшается. Увеличение удельной поверхности, очевидно, можно объяснить резким уменьшением размера пор, который изменился почти в 60 раз (см. рис. 8.9, б и табл. 8.2).
Характер изменения пористой структуры и удельной поверхности графитов под влиянием процессов ТМО и ТМХО

Следует отметить, что с ростом температуры процесса начиная с 2600 °C объем переходных пор в графитах TMO снижается, а объем кнудсеновских пор возрастает. Однако если до температуры 2400 °С включительно наблюдается (как и в случае ТМО) количественное изменение показателей пористой структуры, то при температурах 2600 и 2800 °С происходит как бы качественное изменение ее показателей. В температурном интервале 2400-2600 °С отмечается резкое (в два раза) сокращение величины К причем объем переходных пор снижается на порядок (с 0,004 до 0,02 см3/г, или с 7,7 до 77 %), а величина rmax уменьшается с 631 до 11,2 нм. Повышение температуры до 2800 °С ведет к деформированию материала только с кнудсеновскими порами. Безусловно, в материале присутствуют и фольмеровские поры, но ртутной порометрией они не определяются.

Таким образом, в процессе TMO в результате пластической деформации углеродного материала с увеличением температуры происходит уменьшение объема пор и их размера. Причем основные изменения пористой структуры протекают в области переходных пор. Некоторое увеличение удельной поверхности и размера пор при температуре 2800 и 3000 °C объясняется сублимацией углерода, весьма значительной при этих температурах.

Влияние карбида циркония на формирование пористой структуры при ТМХО значительно. Следует особо подчеркнуть, что кардинальные изменения пористой структуры происходят скачкообразно в интервале температур 2400—2600 °С: резко уменьшаются объем пор и их размеры, увеличивается удельная поверхность.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: