Mar as trice bidh feum air teòthachd àrd eadar 2300 agus 3000 ℃ airson làimhseachadh grafaitidh, agus is e am prìomh phrionnsapal aige cruth-atharrachadh ataman gualain bho rèiteachadh neo-òrdail gu structar criostail grafait òrdail tro làimhseachadh teas aig teòthachd àrd. Seo mion-sgrùdadh mionaideach:
I. Raon Teòthachd airson Làimhseachadh Grafaiteachaidh Àbhaisteach
A. Riatanasan Teòthachd Bunasach
Feumaidh grafaiteachadh àbhaisteach an teòthachd àrdachadh gu raon 2300 gu 3000 ℃, far a bheil:
- Tha 2500℃ a’ comharrachadh puing tionndaidh chudromach, far am bi an t-astar eadar sreathan nan ataman gualain a’ lùghdachadh gu mòr, agus ìre grafaiteachaidh ag àrdachadh gu luath;
- Thar 3000℃, bidh atharrachaidhean a’ fàs nas mean air mhean, agus bidh criostal grafait a’ tighinn faisg air foirfeachd, ged a bheir àrdachadh teòthachd a bharrachd leasachaidhean beaga air coileanadh.
B. Buaidh Eadar-dhealachaidhean Stuthan air Teòthachd
- Carbonan a tha furasta an grafaiteachadh (me, còc peatrail): Rach a-steach don ìre grafaiteachaidh aig 1700 ℃, le àrdachadh follaiseach ann an ìre grafaiteachaidh aig 2500 ℃;
- Carbonan a tha doirbh a ghrafaiteachadh (m.e., antrasait): Feumaidh teòthachd nas àirde (timcheall air 3000℃) gus cruth-atharrachadh coltach ris a choileanadh.
II. An dòigh-obrach leis a bheil teòthachd àrd a’ brosnachadh òrdugh ataman gualain
A. Ìre 1 (1000–1800℃): Sgaoilidhean Luaineach agus Òrdachadh Dà-mheudach
- Bidh slabhraidhean aliphatach, bannan CH, agus C=O a’ briseadh sìos, a’ leigeil ma sgaoil haidridean, ogsaidean, naitridean, pronnasg, agus eileamaidean eile ann an cruth monomers no moileciuilean sìmplidh (me, CH₄, CO₂);
- Bidh sreathan ataman gualain a’ leudachadh taobh a-staigh a’ phlèana dà-thaobhach, le àirde meanbh-chriostalach ag àrdachadh bho 1 nm gu 10 nm, agus tha cruachadh eadar-fhilleadh fhathast cha mhòr gun atharrachadh;
- Bidh pròiseasan endothermic (ath-bheachdan ceimigeach) agus exothermic (pròiseasan corporra, leithid leigeil ma sgaoil lùth eadar-aghaidh bho dhol à bith crìche meanbh-chriostalach) a’ tachairt aig an aon àm.
B. Ìre 2 (1800–2400℃): Òrdachadh Trì-thaobhach agus Càradh Crìochan Gràin
- Bidh triceadan crith teirmeach nas àirde de ataman gualain gan toirt gu bhith ag atharrachadh gu rèiteachaidhean trì-thaobhach, air an riaghladh le prionnsapal an lùth shaor as lugha;
- Bidh dì-àiteachaidhean agus crìochan gràin air plèanaichean criostail a’ dol à bith mean air mhean, mar a chithear bho bhith a’ nochdadh loidhnichean biorach (hko) agus (001) ann an speactra diffraction X-ghath, a’ dearbhadh cruthachadh rèiteachaidhean òrdail trì-thaobhach;
- Bidh cuid de neo-chunbhalachdan a’ cruthachadh charbidean (me, carbide silicon), a bhios a’ lobhadh gu ceò meatailt agus grafait aig teòthachd nas àirde.
C. Ìre 3 (Os cionn 2400℃): Fàs Gràin agus Ath-chriostalachadh
- Bidh tomhasan nan gràn ag àrdachadh air an axis-a gu cuibheasachd de 10–150 nm agus air an axis-c gu timcheall air 60 sreath (mu 20 nm);
- Bidh ataman gualain a’ faighinn mìneachaidhean air an laitís tro ghluasad a-staigh no eadar-mhóileciuil, agus bidh ìre falmhachaidh stuthan gualain ag àrdachadh gu h-eaconamach le teòthachd;
- Bidh iomlaid stuthan gnìomhach a’ tachairt eadar na h-ìrean cruaidh is gasach, agus mar thoradh air sin bidh structar criostail grafait air a chruthachadh gu math òrdail.
III. Leasachadh Teòthachd tro Phròiseasan Sònraichte
A. Grafaiteachadh Catalaidheach
Faodaidh cur-ris catalyst leithid iarann no ferrosilicon teòthachd grafaiteachaidh a lùghdachadh gu mòr chun raon 1500–2200 ℃. Mar eisimpleir:
- Faodaidh catalyst ferrosilicon (susbaint silicon 25%) an teòthachd ìsleachadh bho 2500–3000 ℃ gu 1500 ℃;
- Faodaidh catalyst BN an teòthachd a lùghdachadh gu fo 2200 ℃ agus aig an aon àm stiùireadh snàithleanan gualain a leasachadh.
B. Grafaitachadh Teòthachd-Ultra-Àrd
Air a chleachdadh airson tagraidhean àrd-ghlanachd leithid grafait ìre niùclasach agus ìre aerospace, bidh am pròiseas seo a’ cleachdadh teasachadh inntrigidh meadhanach-tricead no teasachadh stuagh plasma (me, teòthachd cridhe plasma argon a’ ruighinn 15,000 ℃) gus teòthachd uachdar nas àirde na 3200 ℃ a choileanadh air na toraidhean;
- Tha an ìre grafaiteachaidh nas àirde na 0.99, le susbaint neo-ghlainead glè ìosal (susbaint luaithre < 0.01%).
IV. Buaidh Teòthachd air Buaidhean Grafaiteachaidh
A. Frith-sheasmhachd agus Seoltachd Teirmeach
Airson gach àrdachadh 0.1 ann an ìre grafaiteachaidh, bidh an aghaidh-sheasmhachd a’ lùghdachadh 30%, agus bidh an giùlan teirmeach ag àrdachadh 25%. Mar eisimpleir, às dèidh làimhseachadh aig 3000℃, faodaidh aghaidh-sheasmhachd grafait tuiteam gu 1/4–1/5 den luach tùsail aige.
B. Feartan Meacanaigeach
Bidh teòthachd àrd a’ lughdachadh an astar eadar sreathan grafait gu luachan faisg air leth freagarrach (0.3354 nm), a’ neartachadh gu mòr an aghaidh clisgeadh teirmeach agus seasmhachd cheimigeach (le lùghdachadh co-èifeachd leudachaidh loidhneach de 50%–80%), agus aig an aon àm a’ toirt seachad bealaidh agus strì an aghaidh caitheamh.
C. Leasachadh Purrachd
Aig 3000℃, bidh ceanglaichean ceimigeach ann an 99.9% de choimeasgaidhean nàdarra a’ briseadh sìos, a’ leigeil le neo-chunbhalachdan a bhith air an leigeil ma sgaoil ann an cruth gasach agus a’ leantainn gu purrachd toraidh de 99.9% no nas àirde.
Àm puist: 11 Sultain 2025