成型和挤出是生产石墨制品的两种成型工艺。一般来说,最好采用模压工艺生产各向同性石墨。各向同性焦炭颗粒制成的成型石墨是各向同性的,而平行方向(平行于挤压轴)挤压得到的石墨的收缩率比垂直方向大1 ~ 1.5%。也就是说,最好的各向同性焦炭颗粒通过挤压成型也会有1%的各向异性,而通过等静压成型得到的产品各向异性更小。
石墨在辐照下会发生尺寸变化,一般石墨块都是各向异性的,几个方向的尺寸变化都不一样。对于挤出的石墨,垂直于挤出方向和平行于挤出方向的辐照后的尺寸变化有时可以超过一倍。为了稳定辐照期间石墨的尺寸变化,不仅希望尺寸变化尽可能小,而且希望在几个方向上的线性膨胀系数接近相同。对于高温气冷堆来说,这一点非常重要,因为热膨胀系数随着温度的升高而增大。各向同性石墨是为满足高温气冷堆和热中子增殖堆的需要而研制的。下面简单介绍一下:
1.由硬沥青焦炭生产的石墨块几乎是各向同性的。这种石墨具有适中的热膨胀系数和机械强度。它是一种多相精细结构,孔径分布宽,孔大,辐照时尺寸变化各向异性小。这种石墨等级是英国的SM1-24和美国的TS- 1240。它们的物理性质如表3-7所示。
2.生产各向同性石墨块所用的原料和工艺不同于生产普通石墨所用的原料和工艺。就原料而言,包括针状焦在内的各种石油焦只能制成各向异性的石墨,而一些难以石墨化的原料,如硬沥青焦、氧化石油焦、炭黑等,石墨化后往往可以得到各向异性很小或接近各向同性结构的石墨。有些生石油焦不经过煅烧,直接磨成粉末,然后在没有粘结剂的情况下成型。得到的石墨也几乎是各向同性的,但是它的热膨胀系数高。