炭素材料生产技术是研究有关炭素原料和炭素制品的组织结构、性质、生产工艺和使用能效,以及它们之间关系的一门学科,也是炭素专业的核心技术基础课程。《炭素材料生产技术》围绕炭素材料的基本结构、性质、炭素生产用原材料、原料煅烧、粉碎筛分、配料、混捏成型、焙烧、浸渍和石墨化等典型工作过程和工作任务,采取由浅入深、由简单到复杂的原则,设置了12章学习内容,让学习者获得炭素材料生产加工的基础知识及解决实际操作问题的能力和方法。对培养在炭素、冶金、材料和化工等企业从事炭素制品生产、设计、科研、产品贸易、管理等工作的高素质技术技能人才也有帮助。本教材中按章附有思考题与习题,以利于培养学习者运用基本概念解决实际问题的能力。
《炭素材料生产技术》适用于炭素加工专业大专学生使用,也可供有关炭素材料生产和使用的技术人员参考。在学习内容上,可根据专业特点及使用需要,加以取舍。
碳在宇宙进化中起着重要的作用,碳是地球上一切生物有机体的骨架元素,没有碳就没有生命。人类进化以来,很早就开始利用各种炭物质和炭素材料,但炭素材料作为高质量的工业材料使用在世界上只有100多年的历史,而在中国仅有几十年的发展历史,所以炭素材料是一种既古老又新型的材料。
炭素世界是一个绚丽多彩的世界。碳元素在构筑材料时可以采取SP型、SP2型和SP3型等多种成键方式,由于碳原子在三维空间排列的多样性,也形成了丰富的炭素材料家族。20世纪以来,各种炭素材料不断涌现,用途越来越广,品种越来越多,炭素制品的工业规模也相应扩大,逐渐形成一个独立的工业部门。从应用于各行各业、各部门的石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等炭素材料,到近年来涌现出许多新的品种,如人工合成金刚石、石墨层间化合物、富勒烯(碳笼原子簇)、碳纤维、碳纳米管和石墨烯等炭素系功能材料的发现及使用,都取得了令人瞩目的成绩。
炭素材料生产技术是研究有关炭素原料和炭素制品的组织结构、性质、生产工艺和使用能效,以及它们之间关系的一门学科,也是炭素专业的核心技术基础课程。本教材围绕炭素材料的基本结构、性质、炭素生产用原材料、原料煅烧、粉碎筛分、配料、混捏成型、焙烧、浸渍和石墨化等典型工作过程和工作任务,采取由浅入深、由简单到复杂的原则,设置了12章学习内容,让学习者获得炭素材料生产加工的基础知识及解决实际操作问题的能力和方法。对培养在炭素、冶金、材料和化工等企业从事炭素制品生产、设计、科研、产品贸易、管理等工作的高素质技术技能人才也有帮助。本教材中按章附有思考题与习题,以利于培养学习者运用基本概念解决实际问题的能力。
参加本教材编写工作的有昆明冶金高等专科学校的宋群玲(编写前言、绪论、第3章、第4章、第7章、第12章和参考文献)、滕瑜(编写第1章、第2章和第5章)、李瑛娟(编写第8章、第9章和第11章)、全红(编写第6章和第10章)。本教材由宋群玲统稿、定稿,滕瑜、李瑛娟、全红、张报清对本教材的文字、图表等进行了录入及校对。昆明冶金高等专科学校冶金材料学院领导对本教材的编写提出了不少宝贵建议,编者在此表示衷心感谢。
本教材在编写过程中还参考了很多专家和学者的有关图书、论文和资料,在此一并表示感谢。本教材适用于炭素加工专业大专学生使用,也可供有关炭素材料生产和使用的技术人员参考。在学习内容上,可根据专业特点及使用需要,加以取舍。
由于编者水平所限,经验不足,加之编写时间仓促,本教材中难免有不妥之处,恳请读者批评指正。
绪论
思考题与习题
第1章 炭素材料的结构性质
1.1 碳的存在形式
1.2 碳的晶体结构
1.2.1 金刚石
1.2.2 石墨
1.2.3 卡宾
1.2.4 富勒烯
1.2.5 无定形碳
1.3 炭素材料的结构
1.3.1 概述
1.3.2 炭素材料的结构模型
1.3.3 炭石墨材料的结构缺陷种类
1.4 炭素材料的特性
思考题与习题
第2章 炭素材料的性能
2.1 炭素材料的结构性质
2.1.1 密度
2.1.2 气孔结构
2.2 炭素材料的力学性质
2.2.1 炭素材料的机械强度
2.2.2 炭素材料的弹性变形与弹性模量
2.2.3 炭素材料的摩擦性能
2.3 炭素材料的热学性质
2.3.1 导热率
2.3.2 热膨胀系数
2.3.3 耐热冲击性(抗热震性)
2.4 导体的电阻和电阻率
2.5 磁学性质
2.6 炭素材料的化学性质
2.6.1 与气体的反应
2.6.2 与酸碱盐的反应
2.6.3 生成碳化物的反应
2.7 炭素材料的核物理性质
2.7.1 石墨的核物理参数
2.7.2 石墨与其他材料的核物理性能的对比
2.7.3 辐射对石墨性能的影响
2.8 炭素材料的生物相容性
思考题与习题
第3章 炭素材料的分类
3.1 按照产品类型分类
3.1.1 石墨电极类
3.1.2 石墨阳极类
3.1.3 特种石墨类
3.1.4 石墨热交换器
3.1.5 不透性石墨类
3.1.6 炭块类
3.1.7 炭电极类
3.1.8 炭糊类
3.1.9 电炭产品类
……
第4章 炭素生产用原料及燃料
第5章 煅烧
第6章 粉碎与筛分
第7章 配料
第8章 混捏
第9章 成型
第10章 焙烧
第11章 浸渍
参考文献