在室温下,石墨的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。在不同温度下与氧气反应燃烧,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中,只有氟能与元素碳直接反应;在加热下,元素碳容易被酸氧化;在高温下,碳也能与许多金属反应生成金属碳化物。碳具有还原性,可以用来在高温下冶炼金属。那么如何提高石墨板的强度呢?
石墨晶片中的缺陷和孔洞产生应力集中,这可以在高倍显微镜下观察到。有圆孔的地方就有裂纹,在拉力的作用下出现平行线,即应力线,孔周围的应力线比较集中。应力集中会发生在裂纹的尖锐缺口处或方孔的各个角落。因此,可以通过降低平面应力强度,采取措施减少材料的结构缺陷和裂纹,减少晶体片晶的滑移趋势来提高强度。在实践中,增加蠕虫状蠕虫,减少树枝状蠕虫,可以解决一些问题。
加入硼化物的方法会造成层面滑移障碍,使层面滑移困难。硼的掺杂量与膨胀石墨的强度有一定的关系。对于一定工艺和配方的石墨坩埚板,有一个合适的掺硼量。虽然硼的量很少,但它可以显著增加强度。除了掺硼,还可以掺亲碳物质,在碳中形成“钉”状化合物。在碳网结构中,插入几个“钉子”可以防止层间滑移产生的剪切应力,以增加强度。
有两种方法可以提高膨胀石墨板的强度。一个是增加石墨层间滑动所需的力;另一个是石墨晶体的结构缺陷和多孔网络特性,造成平面内的应力集中。我们应该努力减少这种压力。
膨胀石墨板的键能属于混合型:平面内原子为共价键,结合牢固,平面间结合力较弱。晶面断裂有两种,一种是原子间的分离,导致脆性断裂,多沿解理面发生。另一种是晶体层剪切破坏,即相对滑移引起塑性变形和断裂,膨胀石墨属于后一种情况。