
【機】 globular graphite; spheroidal graphite; spherulitic graphite
球狀石墨(英文:spheroidal graphite)是球墨鑄鐵(ductile cast iron)中特有的石墨形态,其微觀結構呈現近似球形的多面體結構。在材料科學領域,它通過鎂或铈等球化劑處理液态鐵水形成,這種特殊結構能顯著提升鑄鐵的延展性和抗沖擊性,使其兼具鑄鐵的高強度與鋼的韌性。
根據ASM International發布的《金屬手冊》,球狀石墨的直徑通常為10-60微米,其球形度(sphericity)需達到80%以上才能滿足ASTM A536标準對球墨鑄鐵的力學性能要求。中國國家标準GB/T 9441-2009《球墨鑄鐵金相檢驗》進一步規定,合格球狀石墨應呈孤立分布,不允許出現片狀或蠕蟲狀石墨夾雜。
在工業生産中,球狀石墨的形成依賴于精确的球化處理工藝。美國鑄造學會(American Foundry Society)技術報告指出,殘餘鎂含量需控制在0.03%-0.05%範圍,并通過接種處理促進石墨均勻形核。這種獨特的石墨形态使球墨鑄鐵廣泛應用于汽車曲軸、風力發電機主軸等關鍵部件,相關應用案例可見于《材料科學與工程學報》2023年的失效分析研究。
球狀石墨在不同領域具有特定含義,以下是分領域的詳細解釋:
定義與結構
球狀石墨是球墨鑄鐵中的核心組織,呈球形或近球形,直徑範圍0.1~5mm。其表面光滑,分布均勻,能顯著減少應力集中,提升材料的塑性和韌性。
形成機制
對材料性能的影響
均勻分布的球狀石墨可優化基體組織的力學性能,使球墨鑄鐵兼具高強度和延展性,常用于制造高強薄壁件。
定義與加工
球形石墨是以高碳鱗片石墨為原料,經改性處理後形成的橢圓球形顆粒,主要用于锂離子電池負極材料。
關鍵性能指标
應用優勢
具有高導電性、理論嵌锂容量高(372 mAh/g)及成本低的特點,是新能源電池的換代材料。
球墨鑄鐵中可能出現非理想石墨形态(如蠕蟲狀、片狀),表明球化工藝缺陷。而工業球形石墨需通過分級處理分離細粉,确保正态分布的顆粒形狀。
如需進一步了解制備工藝或材料标準,可參考、2、5、11等來源。
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