内部培训资料

1、内部培训训资料（工艺技技术方面面）版本：初初 级 版状态：受受 控控编辑：技技术中心心审核：董董 金 奎赵 有 兵批准：李李 春 平刘 太 保兴和县木木子炭素素有限责责任公司司自20111年7月26日起起试行编辑说明明本资料主主要以入入门培训训为主，属专业知识的普及性资料，目的是使大家在短时间内迅速掌握碳石墨行业的特点及我公司产品的相关知识，便于迅速进入角色，展开工作。故相关专业知识的表述不一定严谨和科学，只求能够迅速理解和掌握，故此有些概念的表述采用了形象化和本地化的语言。此资料适适用于营营销人员员、非生生产管理理人员、生产系系统及其其他管理理岗位新新进厂人人员。在此资料料编辑的的整个过过程

2、中，得得到了各各位领导导和同事事的大力力支持和和热情关关注，在在此一并并表示感感谢。因时间仓仓促和水水平所限限，资料料的不足足之处敬敬请不吝吝批评指指正，我我们会在在下次修修订过程程中予以以完善。本资料只只供内部部使用，因渉及企业技术及商业秘密，故不得将其原件或复印件转给他厂人员使用。编者：王王建新20111.6.一五目录一、碳石石墨行业业的历史史、现状状及发展展前景1碳石石墨行业业的历史史和现状2碳石石墨行业业的发展展前景二、碳石石墨材料料的结构构、性能能、理化化指标、分类及及用途1碳石石墨材料料的微观观结构2碳石石墨材料料的性能能3碳石石墨材料料的理化化指标4碳石石墨材料料的分类及及用途三

3、、碳石石墨产品品制造的的一般工工艺过程程四、我公公司生产产产品的的历史、种类、性能、理化指指标的概概述五、炭素素材料在在国民经经济各部部门的应应用情况况概略六、附录录第一章、碳石墨墨行业的的历史、现状及及发展前前景1碳石石墨行业业的历史史和现状状自古以来来，炭素素材料就就与人类类的生活活息息相相关。根根据宇宙宙大爆炸炸学说，在在约一五五0亿年年前，由由巨大的的能量块块生成了了基本粒粒子，基基本粒子子又生成成了氢和和氦，三三个氦原原子结合合就生成成了碳。人类大量量使用火火是在约约2万年年前，用用于取暖暖的木材材或植物物燃烧后后的残余余物、烹烹调食物物时的动动植物焦焦化物等等都是人人类随处处可见的

4、的炭。而而在公元元前166世纪的的巴比伦伦、公元元前100世纪的的殷墟的的甲骨文文中，煤煤炱已用用作墨水水使用。木炭、煤炭、煤炱、石墨等等在我们们的生活活中被用用作燃料料、颜料料和冶炼炼金属的的还原剂剂等，在在一八世世纪的工工业革命命以前，炭炭的利用用都没有有太大的的变化。一八世纪纪的工业业革命、19世世纪近代代科学的的逐步形形成，特特别是一一八966年美国国人艾契契逊发明明了艾契契逊石墨墨化炉，炭炭素制品品从炭质质到石墨墨质取得得了跨越越式的进进步，使使其广泛泛应用成成为可能能。而利利用其电电气特性性、耐腐腐蚀性、耐热性性、润滑滑性和导导热性的的制品有有炼钢电电极、电电解板、发热体体、坩埚埚

5、、电刷刷、无轨轨电车滑滑板、触触头、放放电管用用栅极、轴套和和密封圈圈等。在20世世纪美国国、德国国、日本本、法国国、俄罗罗斯等发发达国家家，将碳碳石墨制制品作为为一种新新型材料料进行了了大量的的科学研研究和生生产实践践技术攻攻关，使使碳石墨墨制品的的种类不不断扩大大，性能能不断提提高、应应用领域域不断拓拓展，现现在碳石石墨制品品的应用用领域已已涵盖了了国民经经济的各各个部门门。我国在解解放前没没有碳石石墨制品品工业，在前苏联援助中国时，于1956年成立了吉林碳素厂（吉炭），1958年成立了哈尔滨电碳厂（哈炭），因涉及军工，吉林碳素厂按编号201称呼。后来，随着国民经济的发展，国家按全国的整体

6、布局，又在东南的上海市、西部的兰州市、西南部的自贡市分别建立了上海碳素厂（上炭）、兰州碳素厂（兰炭）和自贡东新电碳厂。20世纪八十年代，随着改革开放的深入，炭素升温，各地又新建了近二三十家中型碳素厂以适应经济快速发展的需要。九十年代，随着企业转制步伐的加快和民营企业的发展，原国有、集体碳素企业的管理和技术人员大量流动，碳素民营企业如雨后春笋般地发展起来。近几年，顺应经济全球化，许多老碳素企业加大了科技投入、加快了技术改造的步伐，新上马项目大多选择了高技术含量、高附加值的碳素新材料，如各向同性等静压石墨、锂电池正负极材料、炭纤维、炭炭复合材料等。目前我国碳石墨制品在总量上已位列世界第一，在产品质

7、量上也有大幅度的提高，但与美国、德国、日本、法国等发达国家相比仍有较大差距。无论是炭石墨材料基础理论研究还是生产实际工艺技术水平都有20-30年的差距。我国现有炭石墨生产制造型企业200家左右，加上利用炭石墨坯料进行加工的企业总计约有近千家。全行业总体来说，规模小、产业链短、技术水平不高、技术装备落后、科研开发投入不足、产品质量不稳定、能耗高、污染大、产业集中度低。在产业集中度方面，各发达国家，如美、日、德、法、俄罗斯等，每个国家的炭素企业都基本不超过十家。2010年，仅德国西格里公司一家的年营业额就达110多亿元人民币，相当于我国现有炭石墨生产制造型企业近200家的年总营业额。所以今后我国炭

8、石墨行业间企业兼并重组整合是必由之路，只有将企业规模做大，才能解决我国炭石墨行业现在存在的诸多问题，才能与发达国家的同行竞争。中国炭素素行业协协会会员员名单（此表根根据会员员单位规规模和交交会费情情况综合合排序）1。中钢钢集团吉吉林炭素素股份有有限公司司（原吉吉炭）2。方大大炭素新新材料科科技股份份有限公公司（原原兰炭）3。南通通扬子碳素素有限公公司（江江苏省）4。中钢钢集团四四川炭素素有限公公司5。山东东八三炭炭素厂（现现仍为国国有企业业）6。河南南三力炭炭素制品品有限公公司7。大同同能源发发展有限限公司炭炭素分公公司（大大同晋能能）8。四川川广汉士士达炭素素股份有有限公司司9。新郑郑市豫电

9、电炭石墨墨制品有有限公司司10。平平煤集团团开封炭炭素有限限责任公公司（全全套引进进国外先先进生产产线）11。抚抚顺炭素素有限责责任公司司12。辽辽阳炭素素有限公公司一三。合合肥炭素素有限责责任公司司14。河河北顺天天电极有有限公司司（全球球最大的的碳电极极生产企企业，原原河北涞涞水长城城长电极极厂）一五。湖湖南银光光炭素有有限公司司16。成成都蓉光光炭素股股份有限限公司17。吉吉林市松松江炭素素有限责责任公司司一八。茂茂名碳素素总厂（广广东省）19。大大同市威威力炭素素有限责责任公司司20。介介休市巨巨源炭素素有限公公司21。山山西晋阳阳碳素股股份有限限公司22。天天津龙汇汇碳石墨墨制品有有

10、限公司司（原天天津市碳碳素厂，与与我公司司有业务务关系）23。中中钢炉料料有限公公司24。石石家庄炭炭素有限限责任公公司（现现已转制制，大部部分技术术人员外外流）25。大大同市新新城特炭炭有限公公司（全国第第二大中中粗结构构大方料料、圆饼饼生产企企业）26。林林州市红红旗渠电电炭有限限公司27。山山西华泰泰炭素有有限责任任公司28。河河南（鲁鲁山）方方原炭素素集团29。焦焦作市中中州炭素素有限责责任公司司（与我我企业在在河南省省以南地地区有竞竞争）30。山山西晋能能集团有有限公司司31。黑黑龙江鑫鑫源炭素素有限责责任公司司32。天天津市静静海县利利源碳素素制品有有限公司司33。新新乡超力力碳素

11、有有限公司司34。冀冀州市长长安电极极有限公公司35。泰泰兴市晨晨光高新新技术开开发有限限公司（数数控车床床生产企企业）36。林林州市电电力炭素素有限公公司37。焦焦作市东东星炭电电极有限限公司38。四四川槽渔渔滩水电电股份有有限公司司炭素厂厂39。丹丹东鑫兴兴炭素有有限公司司40。四四川都江江堰西马马炭素有有限公司司41。长长治县山山河巨能能炭素有有限公司司42。石石家庄市市华南炭炭素厂（直径2000-4400mmm电极极，大部部分出口口）43。朔朔州市三三元碳素素有限公公司44。北北京奂慧慧炭化技技术有限限公司45。广广西强强强碳素股股份有限限公司46。辽辽宁福鞍鞍（集团团）石墨墨电极有有

12、限公司司47。山山东省临临沂县鲁鲁北炭素素有限公公司48。山山西宏特特煤化工工有限公公司（针针状焦生生产企业业）49。林林州市宏宏鑫炭素素有限公公司50。青青铜峡市市青鑫炭炭素有限限公司51。内内蒙兴和和兴永炭炭素有限限公司52。济济南澳海海炭素有有限公司司53。洛洛阳万基基石墨制制品有限限公司54。邯邯郸市华华源炭素素有限公公司（以以振动成成型大规规格石墨墨电极为为主，最最大直径径12000）55。芜芜湖江城城炭素有有限公司司56。唐唐山金湾湾特炭石石墨有限限公司（兴和县县青山特特碳的控控股公司司，老板板藏文平平）57。山山西省阳阳城县东东方炭素素有限责责任公司司58。山山西中凯凯集团灵灵石

13、能源源开发有有限公司司59。甘甘肃新永永达国际际冶金有有限公司司60。锦锦州巨路路石化有有限公司司61。抚抚顺市碳碳素有限限公司62。旭旭日精密密炭素（大大连）有有限公司司（加工工出口型型企业）63。索索通发展展有限公公司64。山山东前昊昊炭素有有限公司司65。吉吉林恒升升化工有有限公司司66。兴兴和县木木子炭素素有限责责任公司司67。中中钢集团团吉林机机电设备备有限公公司（炭炭石墨行行业用设设备生产产企业）68。山山东平阴阴丰源炭炭素有限限责任公公司69。东东明县金金利达碳碳素制品品有限公公司70。山山西经华华炭素有有限公司司71。平平顶山三三基炭素素有限责责任公司司72。鹤鹤岗市巨巨源碳素

14、素有限责责任公司司73。贵贵阳铝镁镁设计研研究院（炭炭石墨行行业设计计企业）74。沈沈阳铝镁镁设计研研究院（炭炭石墨行行业设计计企业）75。内内蒙古集集宁华瑞瑞炭素有有限责任任公司（董董事长：万水田田）76。青青海长春春炭素有有限公司司77。宁宁夏永威威炭业有有限责任任公司（生生产碳电电极为主主）78。广广汉市正正蓉炭素素制品有有限公司司79。河河南省巩巩义市炭炭素厂80。成成都市天天府石墨墨坩埚有有限公司司（以石石墨坩埚埚的生产产为主）81。青青岛西特特碳素有有限公司司82。山山西亚鑫鑫煤焦化化有限公公司83。南南通捏和和机厂（专专业提供供混捏机机的企业业）84。北北京北方方鑫源电电碳制品品

15、有限责责任公司司（异型型石墨加加工）85。三三门峡龙龙新炭素素有限公公司86。巩巩义市鑫鑫炜炭素素制品有有限公司司87。郑郑州惠美美石墨有有限公司司88。邯邯郸市中中轩碳素素有限公公司89。晋晋中市宏宏兴碳素素有限公公司90。山山东同济济炭素有有限公司司91。新新乡超力力碳素有有限公司司92。江江西新钢钢炭素有有限责任任公司93。芜芜湖县炭炭素有限限公司94。冶冶金工业业规划研研究院（炭炭石墨行行业设计计企业）95。湖湖南大学学（中国国唯一一一家设有有炭素系系的大学学）96。山山西省天天镇县云云洋碳素素有限公公司（天天镇炭素素）97。运运城市关关铝阴极极制品有有限公司司98。鲁鲁山县炭炭素（耐

16、耐火）协协会（耐耐火材料料）99。上上海碳素素有限公公司（现现基本已已解体，技技术人员员大量流流失）说明：所所谓“碳素”即碳元元素，所所谓“碳素企企业”即以含含碳元素素为主的的材料作为原材材料生产产产品的的企业。由于历历史和习习惯等原原因，有有的企业业叫“碳素企企业”，有的企企业叫“炭素企企业”。其实实，按一一般较为为规范的的说法，“碳”一般指碳元素、含碳元素为主的原材料或矿山开采型企业。“炭”一般指以含碳元素为主的原材料生产而成的各种制品和产成品。但在整个学术界和碳石墨行业并没有严格的界限，故在“碳”或“炭”的使用上没必要深究。2。碳石石墨行业业的发展展前景：人类自远远古以来来，每天天都在使

17、使用碳材材料，220世纪纪前木炭炭、炭黑黑、焦炭炭、天然然石墨、人造石石墨等碳碳材料已已被广泛泛使用，推推动了陶陶瓷、冶冶金和印印刷业的的发展。它是古古代灿烂烂文明和和第一次次产业革革命蒸汽汽机诞生生的主要要支撑材材料。220世纪纪，随着着国防工工业和航航空航天天工业的的发展，特特别是550年代代美国和和苏联两两大国对对太空开开发进行行了激烈烈竞争，促使了新型碳材料惊人的大发展，相继出现了碳（石墨）纤维及其复合材料、活性碳纤维、炭分子筛及炭微球等；高比强、高比模碳（石墨）纤维已成为开发耐烧蚀、结构和多功能复合材料理想的增强体，成功地应用于宇航、航空、潜艇、原子能及其他民用工业，为人类探索太空架

18、起了桥梁，使人们遨游太空的梦想变为现实，还促进了传统工业用材料的更新换代，大大提高了现有产品的质量，节省能源，降低成本，减少污染，提高了人们的生活品质。不言而喻，它也是第二次产业革命关键性支撑材料之一。特别值得得注意的的是，220世纪纪末，CC60、纳纳米碳管管和炭合合金的诞诞生，反反映了碳碳科学的的巨大进进展。预预计，纳纳米科技技将给人人类带来来数不尽尽的新技技术、新新工艺、新产品品，不断断改变人人们的生生产和生生活方式式，将成成为人类类历史进进程中的的里程碑碑。碳纳纳米管的的理论抗抗拉强度度为钢的的1000倍，而而密度仅仅为钢的的1/66。根据据结构的的不同碳碳纳米管管的可以以呈现金金属和

19、半半导体特特性，可可作为量量子开关关，使现现在的计计算机体体积缩小小为原来来的1/1000。碳纳纳米管的的理论比比表面积积可达880000m/g，可可作为双双电层超超级电容容器的极极板材料料，达到到很高的的比功率率。初步步实验结结果表明明，碳纳纳米管的的具有极极强的储储氢能力力，可能能是未来来燃料电电池氢气气储运材材料的最最佳选择择。由此可见见，炭素素材料在在导电性性、导热热性方面面与金属属材料有有相似之之处，在在耐热性性、耐腐腐蚀性方方面与陶陶瓷材料料有共同同性，而而在质量量轻、具具有还原原性和分分子结构构多样性性方面又又与有机机高分子子材料有有相同之之处。由由此说明明，炭素素材料兼兼有金属

20、属、陶瓷瓷和有机机高分子子三种固固体材料料的特性性。而它它又有别别的材料料无法取取代的性性质，如如比弹性性率、比比强度高高、减震震率大、生物相相容性好好和具有有自润滑滑性及中中子减速速能力等等特点。此外，由由于呈多多晶体碳碳的生成成过程和和微晶的的成长程程度以及及它们的的集合状状态的多多样性，使使炭素材材料的性性质易于于变化，以以适应各各种不同同的用途途。当前前，炭素素材料已已广泛应应用于冶冶金、化化工、电电子、电电器、机机械等工工业以及及核能和和航空航航天工业业，乃至至作为人人体生理理补缀材材料。炭炭素材料料已经成成为近代代工业中中不可缺缺少的结结构材料料和功能能材料。有关专专家称119世纪

21、纪是钢材材料的世世纪，220世纪纪是硅材材料的世世纪，221世纪纪是炭材材料的世世纪。综综上所述述，碳石石墨行业业具有无无限美好好的发展展前景。二、碳石石墨材料料的结构构、性能能、理化化指标、分类及及用途1碳石石墨材料料的微观观组织结构构碳元素在在门捷列列夫的元元素周期期表中列列第六位位，碳在在自然界界分布很很广，是是地球上上化合物物最多的的元素。在水和和空气中中碳主要要以碳酸酸、碳酸酸盐和二二氧化碳碳的形式式存在；矿物界界有各种种碳酸盐盐、煤、天然石石墨和金金刚石等等，还有有石油和和天然气气等碳氢氢化合物物；动植植物体中中的脂肪肪、蛋白白质、淀淀粉和纤纤维素也也是碳的的化合物物。碳是是组成一

22、一切动植植物的基基本元素素。碳在在自然界界中的丰丰度为00.088%，占占地壳中中各元素素含量的的第一三三位。目目前发现现的单质质的碳有有金刚石石、石墨墨、咔宾宾和无定定型碳。金刚石石是自然然界已知知材料中中最硬的的材料，石墨是已知材料中最软的材料，但它们都是由碳组成的，只不过是碳的微观结构不同而已。石墨为层状结构，同层间为六角网状排列，以金属键连接，故石墨具有良好的导电导热性能；层与层之间连接较弱，易滑移和剥离，故石墨具有抗摩性能和自润滑性。2碳石石墨材料料的性能能（1）、导电性性：在非金属属材料中中，石墨墨材料是是电的良良导体，但但其导电电性只有有铜的11/50001/110000，铁的的

23、1/1100左左右。炭炭质材料料是石墨墨质材料料导电性性的1/51/110。（2）、导热性性：石墨材料料的导热热性良好好，是钢钢的34倍（常常温），是是铜的11/21/33，在常常温附近近最大，随随温度的的上升而而下降，在在20000时只有有常温值值的1/4。炭炭质材料料的导热热性是石石墨质材材料的11/1001/220，耐耐火砖的的5-110倍，随随温度的的上升而而稍有增增加。（3）、耐热性：在常压下下不熔融融，在335000以上升升化，在在高温下下不易软化变变形。耐耐热冲击击性极好好。不存存在晶体体相变。在在高温（225000以上）下下荷重时时，有微微小的塑塑性变形形。（4）、耐腐蚀蚀性：

24、极好，在在常温下下耐酸碱碱腐蚀，熔熔融金属属难以润润湿。（5）、高温强强度高：在常温下下的强度度是钢材材的1/20-1/330，抗抗冲击强强度弱，抗抗压缩强强度高。在25500之前随随温度的的上升而而增大（225000时是常常温值的的2倍）且且不软化化。（6）、润滑性性：石墨质材材料润滑滑性良好好，炭质质材料润润滑性中中等，炭炭、石墨墨材料在在极低的的温度和和真空下下有时发发生异常常磨损。（7）、热膨胀胀：热膨胀小小，只有有钢材的的1/66左右，石石英的22-8倍倍，耐火火砖的22/3左左右，热热膨胀系系数随温温度的上上升而按按比例增增大。（8）、硬度：石墨质材材料柔软软，莫氏氏硬度22-3，

25、肖肖氏硬度度20-70；炭质材材料坚硬硬，莫氏氏硬度77-8，肖肖氏硬度度60-1000。炭石石墨材料料的硬度度可以通通过制造造条件进进行调整整。（9）、密度：轻量，体体积密度度通常在在1.44-1.8g/cm的范围围内，最最低0.8g/cm，最高高1.995g/cm，是钢钢的1/4-11/5，耐耐火砖的的2/33-3/4。（10）、加工性性：石墨材料料的机械械加工较较易，可可以进行行精密加加工（可可以加工工成各种种形状），炭炭材料机机械加工工较难，精精密加工工很困难难。（11）、纯度：石墨材料料灰份通通常为00.011-0.3%，容容易精制制达到高高纯度（灰灰份100ppmm以下）。炭质材材

26、料灰份份通常为为0.55-1.0%。纯度的的单位为为%和pppm，pppm即即百万分分之一，%与pppm的换换算关系系如下：%1000000=pppm pppm100000=%（12）、透气性性：炭石墨材材料系多多孔材料料，通常常有200-355%的气气孔率，对对流体具具有透气气性，改改变制造造条件可可以得到到孔径较较均匀的的产品（气气孔率最最大达550%），通通过各种种浸渍处处理降低低其气孔孔率，甚甚至使之之在实用用上成为为不透性性材料。（一三）、弹性模模量：弹性模量量低，只只有钢材材的1/20-1/330，玻玻璃的11/5-1/110。弹弹性模量量低，加加上高导导热性、低热膨膨胀性一一起成

27、为为具有卓卓越耐热热冲击性性的原因因。（14）、核物理理性质：石墨材料料对中子子的散射射截面大大，吸收收截面小小，能长长期经受受快中子子和其他他高能粒粒子的轰轰击而变变化很小小，化学学稳定性性好，不不与裂变变区内的的物质发发生化学学反应，而而且生产产成本较较低，故故可作为为核反应应堆的减减速材料料。（一五）、生物相相容性：碳素材料料的生物物相容性性很好，完完全可以以作为人人体的补补缀材料料使用。3碳石石墨材料料的理化化指标(1)结结构方面面：包括括体积密密度、真真密度、气孔率率等。A体积积密度体积密度度是表征征材料宏宏观组织织结构的的一个物物理量，体体积密度度越高，材材料的宏宏观组织织结构越越

28、致密，体体积密度度越低，材材料的宏宏观组织织结构越越松散。计算公式式：体积积密度=质量/体体积体积密度度的单位位为：克/厘厘米（g/cm）质量的单单位为：克（gg）体积的单单位为：厘米（cm）单位换算算：1吨=110000千克（公公斤），1千克克（公斤斤）=110000克（gg），1克（gg）=110000毫克（mmg），1毫克（mmg）=10000微克克（g）1千米（公公里）=10000米（mm）1米（mm）=110分米米（dmm）=1100厘厘米（ccm）=10000毫米米（mmm），1毫米（mmm）=10丝丝米（ddmm）=1000忽米（ccmm）=10000微米米（m）1微米（m）=1

29、000纳米(nm)1纳米(nm)=一亿分之之一米（mm），如如果把纳纳米看作作乒乓球球的话，那那么米的的大小就就约是地球球般大小小。我们可以以根据国国内外不不同用户户给出的的不同单单位换算算成克/厘米（g/cm）后进进行计算算，比对对行业标标准和企企业内部部理化指指标，做做到心中中有数，以以便于与与用户沟沟通。圆柱体产产品按下下式计算算：体积密度度=质量量直径直径0.7785长度长方体产产品按下下式计算算：体积密度度=质量量长度宽度高度（厚厚度）电极（带带扣）产产品大致致按下式式计算：体积密度度=（电电极本体体重量+一一个同规规格配套套接头重重量）直径直径0.7785长度各种异型型产品的的体积

30、密密度如果果体积可可以计算算出来的的话，就就精确计计算体积积后进行行计算，如如果不能能精确计计算体积积时，就就按排水水法近似似地测出出体积后后进行计计算。因为体积积密度直直接反应应了材料料宏观组组织结构构的致密密程度，间间接反应应了材料料的强度度等，是一一个重要要的物理理量，故故在用户户的要求求中占有有相当重重要的地地位。但因为碳碳石墨材材料在整整个制造造过程中中，由于于原材料料、配方方、成型型方法、热处理理温度、是否浸浸渍处理理、工艺艺装备、人员素素质、管管理水平平等的不不同，体体积密度度的差异异性很大大，会在在很大的的范围内内波动。国外产产品体积积密度的的波动范范围较小小；国内产产品波动动

31、范围较较大，不不同批次次、同一一批次的的不同个个体、同同一产品品的不同同部位均均有较大大范围的的波动。一般人人造石墨墨的体积积密度在在1.550-11.855g/ccm的范围围内波动动，经特特殊处理理的产品品可达11.900-2.20gg/cmm。B.真密密度是表征材材料微观观组织结结构的一一个物理理量，真真密度越越高，材材料的微微观组织织结构越越完善，真真密度越越低，材材料的微微观组织织结构越越不完善善。真密度的的单位与与体积密密度相同同真密度通通过实验验方法测测得，生生产中用用溶剂置置换法测测定，科科学技术术上用XX射线衍衍射法来来测定。真密度直直接反应应了材料料微观组组织结构构的完善善程

32、度，间间接反应应了材料料的热处理温度度，对材材料的导导电、导导热性能能、抗氧氧化性能能、耐高高温性能能、耐酸酸碱腐蚀蚀性能等等都有重重要影响响。理想石墨墨的真密密度为22.2665g/cm，各种人人造石墨墨材料的的真密度度通常为为2.116-22.233g/ccm，高密密度的核核石墨、热解石石墨为22.244-2.25gg/cmm。C、气孔孔率： 碳碳素材料料的气孔孔分为开开口气孔孔、闭口口气孔、贯通气气孔。故故气孔率率也分为为全气孔孔率和显显气孔率率，显气气孔率不不含闭口口气孔。碳素材料料的全气气孔率计计算公式式如下：全气孔率率=（真真密度体积密密度）/真密度度1000%几种碳素素材料的的全

33、气孔孔率如下下：炭电极：1725%，石墨墨电极：2230%，炭块块：一五五0%，过滤材料料：300-600%，浸浸渍结构构材料：0-33%，电电炭材料料：100-200%碳素材料料的气孔孔率反应应了材料料的气孔孔占总体体积的比比重，气气孔率的的大小决决定了材材料的适适用范围围，对结结构性材材料来说说气孔率率大是有有害的，对对某些功功能性材材料（如如过滤材材料）来来说气孔孔率大是是有益的的。气孔孔率的大大小反应应了材料料是否会会被气体体、液体体、熔液液通过的的能力大大小。一一般来说说气孔率率大则材材料的强强度低、导电导导热性差差、抗氧氧化性、耐腐蚀蚀性、防防渗漏性性差。反反之则相相反。（2）机机

34、械力学学方面：包括机机械强度度、弹性性模量、蠕变、摩擦性性能等。A、碳素素材料的的机械强强度有抗抗压强度度、抗折折强度、抗拉强强度等，机机械强度度即材料料抵抗外外力破坏坏的极限限抵抗能力力，抗压压强度就就是材料料在受到到压力作作用时被被压碎的的一瞬间间，压力力表上读读出来的的压力值值，即为为此材料料的抗压压强度。抗折强强度、抗抗拉强度度与抗压压强度的的道理是是一样的的，抗折折强度是是材料在在受到折折断力、抗拉强强度是材材料受到到拉力时时所反映映出来的的极限抵抵抗力。碳素材料料的机械械强度是是通过实实验方法法测得的的，其单单位为MMpa（兆兆帕）。帕即帕帕斯卡；兆即1106，即110000000

35、0（一百百万）。1Mpaa约等于于10kkg/ccm在我们们行业里里直接按按1Mppa=110kgg/cmm计算碳素材料料的机械械强度中中的抗拉拉强度约约为抗折折强度的的一半；抗折强强度又约约为抗压压强度的的一半，人人造石墨墨材料的抗抗压强度度为抗折折强度的的1.662.99倍，而而抗拉强强度约为为抗折强强度的00.4770.660。碳素材料料的比强强度在常常温下属属于中等等，在225000以内，它它的比强强度随着着温度的的升高而而增大。所以碳碳素材料料作为高高温材料料有其独独特的优优越性。B、碳素素材料的的弹性模模量：弹性模量量是在弹弹性变形形的范围围内，材材料所受受应力与与应变的的比值即为

36、弹弹性模量量，通常常采用杨杨氏模量量。弹性模量量为表征材料料刚性的的一个物物理量，对碳素素材料而而言，弹弹性模量量高为脆脆性材料料，弹性性模量低低为韧性性材料。一般碳素素材料的的弹性模模量比较较低，石石墨晶体体、石墨墨晶须、热解石石墨、和和高模量量碳纤维维的弹性性模量比比较高。一般碳碳素材料料在室温温下基本本上属于于脆性材材料，容容易发生生断裂。弹性模量量的单位位为Gppa。11Gpa=110000Mpa。C、蠕变变：碳素材料料在一定定压力作作用下，会会发生不不可逆的的塑性变变形，这这就是蠕蠕变，在在20000以上可可以看到到明显的的蠕变，炭炭材料比比石墨材材料的蠕蠕变更大大，而且且在更低低的

37、温度度下就发发生。碳碳素材料料的蠕变变也具有有方向性性，一般般平行于于晶粒方方向上的的蠕变小小于垂直直方向。D、石墨墨材料的的摩擦性性能：石墨材料料的优点点在于既既耐磨，又又具有润润滑性，这这是由于于石墨晶晶体易于于沿晶体体层面方方向剥离离，在摩摩擦面上上形成极极薄的石石墨晶体体膜，而而使摩擦擦系数显显著降低低，这也也是石墨墨材料为为什么具具有自润润滑性的的原因。石墨的的自润滑滑性有赖赖于水和和空气的的存在，工工作环境境中水份份低于55g/cmm则石墨墨的磨损损率增大大。在温温度30004000的空气气中，由由于石墨墨受强烈烈氧化而而导致摩摩擦系数数增大，而而在中性性和还原原性介质质中，即即使

38、温度度达到330010000也还能能保持良良好的耐耐磨性。（3）、碳素材材料的热热学性质质：固体材料料的热学学性质实实质上是是晶格热热振动在在各方面面的表现现。固体体材料的的比热容容、热膨膨胀、热热传导都都直接与与此有关关。碳素素材料的的热学性性质有热热容、熵熵、蒸气气压、热热导率、热膨胀胀系数、抗热震震性等，我我们主要要介绍热热导率、热膨胀胀系数、抗热震震性三项项。热导率：通俗地讲讲热导率率就是材材料传导导热量的的效率。石墨材材料是一一种良好好的导热热体，它它的热导导率可与与一些金金属媲美美，但另另一些碳碳素材料料（如多多孔炭、炭布、炭毡等等）却为高温温隔热体体。石墨的热热导率呈呈各向异异性

39、，随随温度的的升高而而减小，大大致与绝绝对温度度成反比比。碳素素材料的的热导率率与石墨墨化度有有关，石石墨化度度愈高，则则热导率率愈高。石墨材材料的热热导率要要高于炭炭材料几几倍至几几十倍。热导率的的单位是是W/mmK。B、热膨膨胀系数数（CTTE）： 固固体材料料的长度度随温度度升高而而增大的的现象称称为线热热膨胀。线热膨膨胀系数数表征了了材料在在高温情情况下尺尺寸变化化的大小小，碳素素材料的的线热膨膨胀系数数比金属属小得多多，而且且石墨化化程度愈愈高，线线热膨胀胀系数愈愈小。因因在高温温下尺寸寸变化很很小，所所以碳素素材料适适合在高高温环境境下作为为耐高温温结构材材料被广广泛使用用。热膨胀

40、系系数（CCTE）的的单位是是10-6/。C、抗热热震性： 材材料在高高温下使使用时，能能经受温温度的剧剧变而不不受破坏坏的性能能称为抗抗热震性性（或热热稳定性性）。当当温度剧剧变时，若若材料不不能及时时把热传传走，材材料表面面和内部部产生温温度梯度度，它们们的膨胀胀和收缩缩不同而而产生内内应力，当当应力达达到极限限强度时时，材料料就被破破坏。碳碳素材料料的抗热热震性较较强，石石墨的耐耐热冲击击系数远远远大于于其他材材料。耐热冲击击系数=热导率率抗拉强强度/线线热膨胀胀系数杨氏弹弹性模量量为了提高高制品的的抗热震震性应该该从减小小热应力力的产生生，缓冲冲热应力力的发展展以及增增强抵抗抗热应力力

41、的破坏坏的能力力三方面面考虑。（4）碳碳素材料料的电学学和磁学学性质：A、碳素素材料的的电学性性质：石墨在非非金属材材料中可以说说是最好好的导体体，它的的导电性性接近一一些金属属的导电电性。这这与石墨墨晶体的的原子的的微观排排列有关关系。石石墨的导导电性有有明显的的各向异异性，天天然鳞片片石墨和和热解石石墨的各各向异性性比可高高达1000000。人造造石墨制制品的各各向异性性比只有有1.22-1.4。各各种碳素素材料的的导电能能力是不不同的，石石墨化度度高，层层面排列列近于平平行，晶晶体缺陷陷少，有有利于自自由电子子流动，所所以电阻阻率就低低。石墨材料料的电阻阻率的测测定可以以将产品品磨成小小

42、样通过过实验检检测，也也可以对对整支制制品直接接测量。对整支制制品直接接测量时时，遵循循以下两两个公式式：R=U/I R=L/SS 则U/II=L/SS =USS/ILLR为电阻阻，单位位为欧姆姆（）；U为电电压，单单位为伏伏特（VV）；I为电电流，单位为为安培（A）；为电阻率，单位为微欧米（m）；S为材料的截面积，单位为米（m）；L为材料的长度，单位为米（m）。1=110000m=1000000001V =10000mVV =1100000000V1A =10000mAA =1100000000A在整支制制品测量量的过程程中，材材料的截截面积是是一定的的，电阻阻率测定定仪的输输出电流流是一定

43、定的，材材料的长长度即电电压降的的长度是是固定的的，那么么S/IIL就是是个常数数，只要要读出电电压U值值，就可可算出电电阻率。B、碳素素材料的的磁学性性质：碳素材料料的磁学学性质主主要有磁磁化率、平均抗抗磁性磁磁化率、磁阻等等。碳素素材料磁磁化后产产生的磁磁场强度度方向与与磁场强强度方向向相反，所所以它是是抗磁性性物质，其其磁化率率（X）为为负值。大多数数碳素材材料的磁磁化率呈呈现明显显的各向向异性。各种碳碳素材料料在不同同温度下下的平均均抗磁性性磁化率率值与其其微晶大大小有关关，因此此测定石石墨材料料的抗磁磁性磁化化率是研研究石墨墨晶体发发育程度度的一种种方法。磁阻与与碳素材材料的热热处理

44、温温度有密密切关系系，当热热处理温温度在224000以下时时，碳素素材料的的磁阻为为负值，当当热处理理温度在在24000以上时时，碳素素材料的的磁阻呈呈线性增增加，因因此，磁磁阻是评评价石墨墨化度极极其灵敏敏的指标标之一。（5）碳碳素材料料的化学学性质：碳素材料料的化学学性质稳稳定，因因此是一一种耐腐腐蚀材料料。但在在一定条条件下，碳碳也和其其他物质质发生作作用，其其主要反反应有：在高温温下与氧氧化性气气体或在在强氧化化性酸中中发生氧氧化作用用；在高高温下熔熔解于金金属并生生成碳化化物；生生成石墨墨层间化化合物。A、在常常温下，碳碳与各种种气体不不发生化化学反应应。在3350左右，无无定型碳碳

45、即有明明显的氧氧化反应应，石墨墨要到4450左右才开开始氧化化反应。石墨化化程度愈愈高，石石墨的晶晶体结构构愈完整整，其反反应活化化能大，抗抗氧化性性能好。在8000以内，达达到同一一氧化速速度的温温度，石石墨材料料约比炭炭材料高高501000。在同同一材料料内，粘粘结剂炭炭有被优优先氧化化的倾向向，所以以氧化反反应进行行到一定定程度时时，骨料料颗粒会会发生脱脱落。碳与气体体之间反反应属于于气固反反应，它它的反应应速度在在8000以内时时，反应应速度与与材料的的气孔率率有关，气气孔率大大，特别别是开口口气孔多多，则氧氧化速度度就快。当温度度高于8800时，氧氧化反应应只发生生在表面面，氧化化速

46、率受受表面气气流速度度所支配配，与材材料种类类关系较较小。碳素材料料所含杂杂质对氧氧化反应应起催化化作用，所所以高纯纯石墨与与普通石石墨的氧氧化性有有明显差差别。B、碳化化物的生生成：在高温下下，碳溶溶解于FFe、AAl、MMo、CCr、NNi、VV、U、Th、Zr、Ti等等金属和和B、SSi等非非金属中中生成碳碳化物。碳与、族元素素生成的的碳化物物化学稳稳定性好好，硬度度高，一一般具有有导电性性，有的的还显示示超导性性。某些些碳化物物的固熔熔体如44TaCC1ZZrC或或4TaaC11HfCC的熔点点为42200KK，是已已知熔点点最高的的物质。碳和碱碱金属、碱土金金属、AAl及稀稀土类元元

47、素生成成盐类碳碳化物，它它们一般般为绝缘缘体，大大部分化化学性质质稳定性性较差，在在水和稀稀酸中分分解。（6）、碳素材材料的核核物理性性质核反应堆堆是核燃燃料进行行有控制制的裂变变的装置置。核裂裂变物质质在裂变变时，产产生快中中子，不不易为核核燃料所所俘获，因因此核裂裂变不能能继续下下去。必必须用减减速材料料将其降降为慢中中子，用用慢中子子去轰击击核裂变变物质的的原子核核，才能能使它持持续产生生核裂变变。作为减速速材料必必须具备备以下特特点：每每次碰撞撞时，使使中子损损失较多多能量，吸收中子少，以提高中子的利用率；能长期经受快中子和其他高能粒子的轰击而变化很小；化学稳定性好，不与裂变区内的物质

48、发生化学反应。核石墨材材料作为为核反应应堆的反反射材料料其散射射截面大大，吸收收截面小小，而一一般石墨墨都含有有杂质，而而某些杂杂质如镉镉、硼、稀土金金属等的的吸收截截面十分分大，所所以核石石墨必须须是高纯纯石墨。石墨材料料的减速速比要比重水水小得多多，但高高于其他他材料。重水是是最理想想的减速速材料，但但生产成成本非常常高。而而石墨生生产成本本比重水水低得多多，所以以从世界界上第一一座核反反应堆开开始就采采用石墨墨作为减减速材料料。（7）、碳素材材料的生生物相容容性：碳素材料料的生物物相容性性，通俗俗地讲就就是可以以用其作作为人体体的替代代材料时时，没有有排异性性或有很很小的排排异性，完完全

49、可以以作为人人体的补补缀材料料使用。碳素材材料的生生物相容容性很好好，全世世界几十十万人植植入人造造心脏瓣瓣膜（碳碳素材料料）的临临床失效效率不到到万分之之一。目前，已已有炭质质人造心心脏瓣膜膜、炭质质人工骨骨、炭质质人工关关节、炭炭纤维人人工韧带带和人工工气管等等。4碳石石墨材料料的分类及及用途(1)、按生产产所属系系统分类类：由于历史史的原因因，中国国通常把把碳素厂厂生产的的产品，称称为碳素素制品，如如石墨电电极、炭炭块、糊糊类等，一一般规模模比较大大，单个个重量有有超过一一吨的，产产量也多多。而把把电碳厂厂生产的的产品称称为电碳碳制品，如如各类电电机用电电刷和密密封环等等，电碳碳制品一一

50、般比较较小，多多数以克克计。（2）、按用途途分类：A、导电电用炭/石墨材材料如电弧炉炉用的石石墨电极极，熔盐盐电解槽槽用的阳阳极等。B、高温温耐火材材料用炭炭/石墨墨材料如铝电解解槽用底底块、半半石墨质质炭块、含硅炭炭块和石石墨块等等。C、耐磨磨用炭/石墨材材料如和不同同磨擦付付匹配的的炭质、石墨质质、浸树树脂、浸浸金属的的炭/石石墨材料料、炭/炭复合合材料等等。D、高温温模具用用石墨材材料如黑色或或有色金金属连铸铸用石墨墨、10000以上的的高温热热压模、冶炼硬硬质合金金用的舟舟、皿、精密铸铸造用的的石墨模模具，半半导体和和集成电电路用的的烧结模模和电火火花加工工用的模模具电极极等。E、作电

51、电加热元元件如石墨发发热棒、石墨发发热管、石墨纤纤维带发发热体。F、作高高温隔热热材料如可用于于一八000-330000的隔热热材料炭毡、石墨毡毡和泡沫沫炭等。G、作生生物工程程材料如炭质人人造心脏脏瓣膜、炭质人人工骨、炭质人人工关节节、炭纤纤维人工工韧带和和人工气气管等。H、作核核反应堆堆用结构构材料如石墨慢慢化材料料、石墨墨反射材材料、热热解炭涂涂层燃料料球等。I、作高高温润滑滑剂如金属拉拉丝用石石墨乳剂剂和氟化化石墨等等J、作吸吸附材料料如活性炭炭和活性性炭纤维维。K、化工工用炭/石墨耐耐腐蚀材材料如石墨热热交换器器、石墨墨泵、石石墨吸收收塔和化化工容器器的耐腐腐蚀衬板板等。L、作先先进

52、复合合材料的的增强材材料如炭纤维维、炭布布、三向向及多向向炭纤维维编织物物。（3）、按材质质分类A、石墨墨制品如石墨电电极、石石墨阳极极、核石石墨和细细结构石石墨等。这类制制品的共共同特点点是：都都采用少少灰焦为为原料，经经25000以上高高温石墨墨化处理理，都是是石墨质质的。B、炭制制品如预焙阳阳极、各各种炭块块和炭电电极等。这类产产品的共共同特点点是：只只经过一一三000焙烧，所所以都是是炭质的的，而不不是石墨墨质的。主要有有炭电极极、炭阳阳极、炭炭块和炭炭砖、炭炭电阻棒棒、炭棒棒等。炭炭电极是是以无烟烟煤和冶冶金焦为为主要原原料（有有时也用用石油焦焦和沥青青焦）生生产的导导电材料料。它的

53、的电阻率率高，导导热性和和抗氧化化性均不不如石墨墨电极，灰灰分高，但但其在常常温下的的抗压强强度要比比石墨电电极高，其其生产成成本仅为为石墨电电极的11/2。炭电极极用在小小型电弧弧炉和生生产铁合合金、黄黄磷及刚刚玉等电电弧炉作作为导电电电极。使用炭炭电极时时通过的的电流密密度要比比石墨电电极低得得多。所所以，同同容量的的电弧炉炉使用炭炭电极时时，其直直径要比比石墨电电极大。炭阳极极（又称称预焙阳阳极）主主要以石石油焦和和沥青焦焦作为原原料。用用于铝电电解槽中中作为阳阳极导电电材料。在电解解过程中中，预焙焙阳极不不仅作为为导电体体，而且且也参与与化学反反应。每每吨铝的的炭阳极极消耗5500-5

54、500kg。炭块为为冶金行行业大量量使用的的炭质耐耐火材料料，它具具有良好好的导热热性、导导电性、化学稳稳定性、高温体体积稳定定性及高高温强度度。炭块块可以分分为高炉炉炭块、电炉炭炭块及铝铝电解槽槽用炭块块。高炉炉炭块在在19220年德德国即开开始使用用，目前前，大型型高炉从从炉底、炉缸到到炉腹等等部位大大量使用用炭块砌砌筑，有有的一直直砌到炉炉身。铝铝电解槽槽用炭块块用于砌砌筑铝电电解槽的的内衬，并并作为阴阴极导电电材料。电炉炭炭块用于于砌筑电电石炉、铁合金金炉、石石墨化炉炉的炉底底、炉缸缸和炉墙墙。炭砖砖则在化化工设备备中作为为耐腐蚀蚀的衬里里使用。炭电阻阻棒（又又称炭素素格子砖砖）以沥沥

55、青焦为为原料，主主要用于于竖式电电阻炉生生产氯化化镁时作作发热体体和填充充材料。炭棒的的品种很很多，按按其应用用特征可可分为照照明炭棒棒、加热热炭棒、导电炭炭棒和光光谱分析析用炭棒棒。照明明炭棒主主要利用用电弧光光能，可可用于电电影放映映、照相相制版、探照灯灯、电影影摄影等等需要高高光强的的地方。炭弧气气刨用炭炭棒是利利用炭电电弧有高高达40000以上的的温度，主主要用于于钢铁、黄铜、硬质合合金、不不锈钢等等铸、构构件开焊焊槽，铲铲平焊缝缝、浇口口、废边边、毛刺刺以及切切割、打打孔、修修补等作作业。焊焊接炭棒棒用作电电弧焊接接的电极极，即利利用炭棒棒与炭棒棒或炭棒棒与金属属间产生生的电弧弧热进

56、行行焊接。精密铸铸造用炭炭棒、电电池用炭炭棒、接接地用炭炭棒、电电解锰用用炭棒都都是利用用其导电电性能，作作为导电电电极。光谱分分析用炭炭棒用作作分光分分析的摄摄谱仪的的炭电极极。C、糊类类制品如阳极糊糊、电极极糊等。它们生生产工序序简单，把把不同的的碳素煅煅烧料，经经配料、混捏即即成，既既不成形形也不焙焙烧和石石墨化，实实际是半半成品。电极糊糊是供给给铁合金金炉，生生产电石石和黄磷磷的电炉炉作为消消耗性导导电材料料用，是是一种自自焙电极极。所谓谓自焙电电极就是是在金属属外壳里里充填电电极糊，在在炉子高高温和电电流通过过电极时时产生热热量的作作用下，电电极糊进进行焙烧烧，而使使之成为为导电电电

57、极。阳阳极糊是是供铝电电解槽作作为阳极极导电材材料，阳阳极糊烧烧成后的的炭电极极除导电电外还参参与电解解反应。砌筑炭炭块时经经常用的的填缝及及粘结糊糊有底部部糊、粗粗缝糊、细缝糊糊。砌筑筑铝电解解槽的底底炭块时时，先在在底部铺铺一层底底部糊，放上炭块后在每行炭块与炭块宽缝间也填塞经捣碎或加热呈软化状的粗缝糊。有些小型铝电解槽的底部及炉壁全部用底部糊捣制而成。粗缝糊是供砌筑高炉炭块时填塞宽缝隙用，细缝糊是填塞较小缝隙时用。D、碳纤纤维及其其织物如碳纤维维长丝、短切碳碳纤维、炭毡、石墨毡毡、各种种炭布、混织布布和多向向编织。E、碳纤纤维增强强树脂复复合材料料这是碳纤纤维和各各种树脂脂复合的的一种新

58、新材料F、碳纤纤维增强强炭复合合材料这是碳纤纤维和炭炭复合的的一种新新材料。G、膨胀胀石墨材材料这是一种种以天然然鳞片石石墨为原原料制得得的一种种柔性石石墨材料料。H、热解解炭和热热解石墨墨这是一种种以碳氢氢化合物物气体热热解制得得的一类类产品。I、不透透性石墨墨材料这是一类类用不同同树脂或或其他材材质，浸浸渍石墨墨制得的的不透性性材料，也也可用树树脂和石石墨粉混混合成型型制得。J、其他他如玻璃璃炭、塑塑料成型型炭、多多孔炭、COPPNA树树脂等，有有的数量量不多，有有的还处处于开发发阶段，可可一并列列入特种种碳素材材料类中中。（4）、本行业业还有一种分分类方法法，就是是按配方方的颗粒粒度来分

59、分A、粗颗颗粒料（有有人也称称为电极极料）即配方最最大颗粒粒度大于于0.88mm以以上的配配方料，如如大规格格碳电极极、石墨墨电极，电电极糊、阳极糊糊、粗缝缝糊、炭炭块等，为传统的炭石墨产品，配方中的大颗粒料起骨架作用，可以提高产品的耐高温、抗氧化性、提高产品的耐腐蚀性、抗热震性和材料的整体结构强度。此类产品加工后表面粗糙，产品内部气孔率大。B、中粗粗结构料料（也有有人称为为细结构构料）即配方最最大颗粒粒度不大大于0.8mmm的配方方料，一一般指振振动成型型大方料料、圆饼饼，或挤挤压成型型最大颗颗粒度不不大于00.8mmm的配配方料，以以及模压压成型最最大颗粒粒度不大大于0.8mmm的配方方料

60、。此此类产品品加工后后表面较较细腻，产产品内部部气孔率率较小。适合作作为结构构性材料料，一般般中粗结结构料都都加工成成各种异异型产品品使用。如各种种舟、皿皿、管、环、套套、各种种模具、发热体体等。中中粗结构构料行业业内也有有些人称称为“细结构构料”但这是是一种不不确切的的叫法。C、细结结构料特指模压压高纯、高密、高强石石墨或等等静压石石墨。这这类产品品一般配配方中都都使用3255目以下（00.0443mmm）的料料。此类类产品加加工后表表面很细细腻，产产品内部部气孔率率很小。适合作作为结构构性材料料，用途途相当广广泛。随随着下游游行业要要求的不不断提高高，此类类产品的的颗粒度度越来越越小，现现