石墨棒是以碳和石墨为首要质料制成的非金属棒状材料,具有耐高温、导电导热功用超卓、化学稳定性好等特征,广泛运用于冶金、半导体、核能等工业范畴 。
底子定义:石墨棒是由碳、石墨增加粘合剂经揉捏成型后,在 2200℃以上高温焙烧并石墨化制成的非金属制品,部分产品表面镀铜以增强导电性 。
中心物理特性:
耐高温:熔点约3652℃,在3000℃慵懒环境中保持稳定,最高运用温度可达3000℃。
导热导电:导热系数119-165W/(m·K),电阻系数 (8~13)×10⁻⁶Ω·m,导电功用优异。
热稳定性:热膨胀系数较小,耐极冷极热性好,不易开裂。
运用束缚:高温环境下易氧化,除真空外只能在中性气氛或恢复性气氛中运用。
出产工艺:质料处理(石油焦、沥青焦与煤沥青)→ 成型(揉捏或等静压)→ 焙烧(2800-3000℃高温石墨化)→ 精密加工(金刚石刀具)。
工业上怎样用
首要运用范畴:
冶金工业:电弧炉电极、连铸结晶器、高温真空炉电热体、炼钢电炉要害部件。
半导体制造:单晶硅生长炉热场组件、光伏范畴高端场景。
电化学范畴:电解槽阳极、燃料电池双极板、碳弧气刨切开耗材。
其他范畴:国防、机械、化工、铸造、有色合金、医学、试验室分析等。
产品分类:
按纯度差异:
高纯石墨棒:纯度≥99.9%,杂质少、导电导热性优,适用于半导体、光伏、精密冶金等高端场景。
中粗石墨棒:纯度约90%-95%,含少数杂质,本钱更低,多用于一般铸造、电弧炉导电等对纯度要求不高的场景。
按工艺差异:有机加工石墨棒、等静压石墨棒、浸渍石墨棒(特定场景下更经用)。
三大中心效果:
慢化剂:石墨原子核质量与中子附近,磕碰时能有用下降中子能量,将快中子减速为热中子,跋涉铀 -235 裂变反响几率,减速功用仅次于重水且本钱较低。
反射层材料:将核反响过程中开释的辐射反射回反响堆中心,削减中子泄露,跋涉能量利用率和核反响功率。
结构材料:具有高强度、高密度、低热膨胀系数、优异的抗热冲击性和耐辐射特性,用于制造堆芯支承柱、热气导管、燃料元件、石墨球等热结构部件。
核级石墨特殊要求:
高纯度:需经湿法冶金(酸化处理)或火法冶金(电弧等离子体系统处理)精粹,国内经过热处理或卤化处理制成。
耐辐照:在辐射效果下会发生缩短和膨胀,有必要对辐照蠕变及变形发生的辐照应力有很强耐受力。
材料类型:高温气冷堆常用 IG-110 石墨、PGX 石墨、ASR-0RB 碳等材料。
国内外运用实例:
海外:英国先进气冷堆(AGR)运用石墨砖作为慢化剂,每座反响堆有 80 多根控制棒;美国 X-10 石墨反响堆(1943 年运行)是全球前期石墨反响堆代表;日本高温工程试验堆(HTTR)采用六边形石墨块堆芯结构。
我国发展:2025 年我国已翻开高温气冷堆技能,用石墨做慢化剂和结构材料,安全性更高,可提供高温热源用于供暖、制氢等范畴;部分石墨反响堆承担出产医用同位素、研讨核燃料功用等特殊任务。