
【建】 graphitization
black lead; graphite; plumbago; pot lead
【化】 black lead; graphite; mineral black; mineral carbon; pot lead
【医】 black leaching; graphite; plumbago
burn up; change; convert; melt; spend; turn
affect; effect; intention; action; motive; operation
【医】 action; effect; process; role
【经】 role
石墨化作用(Graphitization)指在高温条件下,无定形碳或其它碳材料(如焦炭、炭黑)通过热处理发生结构重组,逐渐转化为具有规则层状晶体结构的石墨的过程。该过程涉及碳原子从无序排列转变为有序的六方晶格结构(sp²杂化),显著提升材料的导电性、导热性及化学稳定性。
结构转变
碳原子在2,000°C以上高温中重新排列,形成ABAB堆叠的平面六元环层状结构。此过程伴随杂原子(如氢、氧)的脱除和微晶尺寸的增大,最终获得接近天然石墨的晶体特征。
能量驱动
热力学上,石墨是碳的稳定形态。高温提供活化能,克服能垒,促使热力学不稳定的无定形碳向低自由能的石墨态转变。
工业应用
人造石墨负极材料(锂离子电池)、高功率电极(电弧炉)、核反应堆慢化剂等依赖石墨化提升性能。例如,锂电池负极经石墨化后可实现>350 mAh/g的比容量和稳定循环性能。
注:因搜索结果未提供可直接引用的在线资源链接,以上定义综合了材料科学领域权威工具书及标准机构的术语解释。建议用户查阅《Carbon》期刊或《Encyclopedia of Materials: Science and Technology》获取详细技术参数。
石墨化作用通常指两种不同的过程,需根据应用领域区分解释:
通过高温热处理(2300–2500℃),将无定形碳转化为有序石墨结构,主要目的包括:
副作用:材料强度下降约50%,气孔率增加,需通过浸渍工艺弥补。
特指钢在长期高温(>400℃)和应力下,碳化物分解为游离石墨的过程,导致:
类型 | 目的/影响 | 温度条件 | 应用领域 |
---|---|---|---|
炭材料石墨化 | 改善性能(导电、耐热等) | 2300–2500℃(短期) | 电极、电池负极等 |
钢的石墨化 | 材料失效(脆性增加) | 长期中高温 | 热力设备、管道等 |
两种过程本质不同,需结合具体场景理解。
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