Thermische uitzetting is de dimensionale verandering van een materiaal wanneer de temperatuur verandert. Grafiet heeft een uniek thermisch uitzettingsgedrag vanwege de gelaagde kristalstructuur. Langs het vlak van de koolstoflaag zijn de covalente koolstof-koolstofbindingen sterk en is de thermische uitzetting relatief klein. Loodrecht op het laagvlak maakt de zwakke Van der Waalskracht tussen de lagen een relatief grotere uitzetting mogelijk. Daarom is de thermische uitzetting van grafiet anisotroop, met verschillende waarden in verschillende richtingen. Het begrijpen van het thermische uitzettingsgedrag is belangrijk voor het ontwerp en de toepassing van grafietcomponenten.
De thermische uitzettingscoëfficiënt van grafiet wordt beïnvloed door meerdere factoren. De grafitiseringsgraad is een van de belangrijkste factoren. Grafiet met een volledige kristalstructuur heeft een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt omdat het goed geordende kristalrooster de thermische uitzetting beperkt. De korrelgrootte en de oriëntatie van de grafietdeeltjes hebben ook invloed op de thermische uitzetting. In het gegoten grafiet zijn de deeltjes langs de persrichting georiënteerd, wat resulteert in verschillende thermische uitzettingen in verschillende richtingen. Isotroop grafiet heeft een uniforme thermische uitzetting in alle richtingen vanwege de willekeurige deeltjesoriëntatie.
De meting van de thermische uitzettingscoëfficiënt van grafiet wordt uitgevoerd met een dilatometer. Het monster wordt met een gecontroleerde snelheid verwarmd en de maatverandering wordt gemeten als functie van de temperatuur. De thermische uitzettingscoëfficiënt wordt berekend op basis van de maatverandering en de temperatuurverandering. De test wordt uitgevoerd binnen het relevante temperatuurbereik voor de toepassing. De thermische uitzettingsgegevens zijn belangrijk voor het ontwerp van grafietcomponenten, vooral wanneer ze worden gecombineerd met andere materialen.
De maatvastheid van grafietcomponenten onder temperatuurveranderingen wordt beïnvloed door de thermische uitzetting. Wanneer een grafietcomponent wordt verwarmd, zet het uit, en wanneer het wordt afgekoeld, krimpt het. Als de grafietcomponent wordt beperkt of gecombineerd met andere materialen met verschillende thermische uitzettingen, zal thermische spanning worden gegenereerd. De thermische spanning kan scheuren of vervorming veroorzaken. Bij het ontwerp van grafietcomponenten moet rekening worden gehouden met thermische uitzetting om overmatige thermische spanning te voorkomen. De juiste materiaalkeuze en het juiste ontwerp van de montagestructuur helpen de maatvastheid te beheersen.
De thermische uitzetting houdt ook verband met de thermische schokbestendigheid van grafiet. Wanneer een grafietcomponent wordt onderworpen aan snelle temperatuurveranderingen, genereert de temperatuurgradiënt thermische spanning. De lage thermische uitzettingscoëfficiënt helpt de thermische spanning en thermische spanning te verminderen. Grafiet met lage thermische uitzetting en goede thermische geleidbaarheid heeft een betere thermische schokbestendigheid. De selectie van grafietmateriaal met de juiste thermische uitzetting is belangrijk voor componenten onder thermische cyclusomstandigheden.
De maatvastheid van grafietcomponenten wordt ook beïnvloed door de bedrijfstemperatuur en de verwarmingsgeschiedenis. Tijdens de eerste verwarming van een grafietcomponent kunnen de restspanning en de verandering van de interne structuur enige maatverandering veroorzaken. De maatvastheid verbetert na de initiële stabilisatie. Bij het ontwerp van grafietcomponenten voor toepassingen bij hoge temperaturen moet rekening worden gehouden met de maatveranderingen tijdens de levensduur.
Jincheng Graphite controleert de thermische uitzettingseigenschappen van zijn producten door middel van materiaalkeuze en procesoptimalisatie. Het bedrijf selecteert grondstoffen met de juiste grafitiseringsprestaties en optimaliseert het grafitiseringsproces om de volledige ontwikkeling van de kristalstructuur te bereiken. Het bedrijf test de thermische uitzettingscoëfficiënt van zijn producten en verstrekt de gegevens aan klanten. Het technische team van Jincheng Graphite biedt begeleiding bij het ontwerp van grafietcomponenten, waardoor klanten de maatstabiliteit kunnen controleren en thermische spanningsproblemen kunnen voorkomen.
De ontwikkelingstrend van grafietmateriaal voor maatvastheid richt zich op het verminderen van de thermische uitzetting en het verbeteren van de uniformiteit. Het onderzoek naar grafiet met lage expansie en isotroop grafiet gaat door. De toepassing van geavanceerde test- en simulatietechnologie verbetert het ontwerp en de controle van de maatstabiliteit. Jincheng Graphite zal zijn productietechnologie blijven verbeteren en hoogwaardige grafietproducten met stabiele thermische uitzettingseigenschappen blijven leveren.
