וואָס איז די פארלאנגטע טעמפּעראַטור פֿאַר גראַפיטיזאַציע באַהאַנדלונג?

גראַפיטיזאַציע באַהאַנדלונג פארלאנגט טיפּיש הויכע טעמפּעראַטורן פון 2300 ביז 3000℃, מיט איר הויפּט פּרינציפּ זייענדיק די טראַנספאָרמאַציע פון ​​טשאַד אַטאָמען פון אַ נישט-געאָרדנטע אָרדענונג צו אַ אָרדנטלעכע גראַפיט קריסטאַל סטרוקטור דורך הויך-טעמפּעראַטור היץ באַהאַנדלונג. אונטן איז אַ דעטאַלירטע אַנאַליז:

I. טעמפּעראַטור קייט פֿאַר קאַנווענשאַנאַל גראַפיטיזאַציע באַהאַנדלונג

א. גרונטלעכע טעמפּעראַטור רעקווייערמענץ

קאַנווענשאַנעל גראַפיטיזאַציע פארלאנגט צו הייבן די טעמפּעראַטור צו די קייט פון 2300 צו 3000 ℃, וואו:

• 2500℃ מאַרקירט אַ וויכטיקן ווענדפּונקט, ביי וועלכן די צווישן-שיכטיקע אָפּשטאַנד פון קאַרבאָן אַטאָמען פאַרקלענערט זיך באַדייטנד, און דער גראַד פון גראַפיטיזאַציע פאַרגרעסערט זיך שנעל;
• העכער 3000℃, ווערן די ענדערונגען מער ביסלעכווייַז, און דער גראַפיט קריסטאַל דערנענטערט זיך צו שלימות, כאָטש ווייטערדיקע טעמפּעראַטור פאַרגרעסערונגען ברענגען פאַרקלענערטע מאַרדזשינאַלע פֿאַרבעסערונגען אין פאָרשטעלונג.

ב. השפּעה פון מאַטעריאַלע אונטערשיידן אויף טעמפּעראַטור

• גרינג-צו-גראַפיטיזירן קאַרבאָן (למשל, פּעטראָלעום קאָק): גייט אריין אין דער גראַפיטיזאַציע בינע ביי 1700 ℃, מיט אַ באַמערקבאַרער פאַרגרעסערונג אין גראַפיטיזאַציע גראַד ביי 2500 ℃;
• שווער-צו-גראַפיטיזירן קאַרבאָן (למשל, אַנטראַסיט): דאַרפן העכערע טעמפּעראַטורן (נאָכדעם 3000℃) צו דערגרייכן אַ ענלעכע טראַנספאָרמאַציע.

II. מעכאניזם דורך וועלכן הויכע טעמפּעראַטורן העלפֿן מיט די סדר פון קאַרבאָן אַטאָמען

א. פאַזע 1 (1000–1800℃): פליכטיגע עמיסיע און צוויי-דימענסיאָנעלע אָרדענונג

• אַליפֿאַטישע קייטן, CH, און C=O בונדן צעברעכן זיך, און לאָזן אַרויס וואַסערשטאָף, זויערשטאָף, שטיקשטאָף, שוועבל און אַנדערע עלעמענטן אין דער פֿאָרעם פֿון מאָנאָמערן אָדער פּשוטע מאָלעקולן (למשל, CH₄, CO₂);
• קוילן-אטאם שיכטן פארברייטערן זיך אינעם צוויי-דימענסיאנאלן פלאך, מיט מיקראקריסטאלינע הייך וואס וואקסט פון 1 נ"מ ביז 10 נ"מ, בשעת די צווישן-שיכטן שטאפלען בלייבט גרויסענטייל אומגעביטן;
• ביידע ענדאָטהערמישע (כעמישע רעאַקציעס) און עקזאָטהערמישע (פיזישע פּראָצעסן, ווי די באַפרייאונג פון אינטערפיישאַל ענערגיע פון ​​מיקראָקריסטאַלינע גרענעץ פאַרשווינדן) פּראָצעסן פּאַסירן סיימאַלטייניאַסלי.

ב. פאַזע 2 (1800–2400℃): דריי-דימענסיאָנעלע אָרדענונג און קערל גרענעץ רעפּאַראַציע

• פארגרעסערטע טערמישע וויבראציע פרעקווענצן פון קוילן-שטאף אטאמען טרייבן זיי צו איבערגיין אין דריי-דימענסיאנעלע אראנדזשירונגען, געהערשט דורך דעם פרינציפ פון מינימאלער פרייער ענערגיע;
• דיסלאָקאַציעס און קערל גרענעצן אויף קריסטאַל פלאַך פאַרשווינדן ביסלעכווייַז, באַוויזן דורך די אויפֿקומען פון שאַרפע (hko) און (001) ליניעס אין X-שטראַל דיפראַקציע ספּעקטראַ, באַשטעטיקן די פאָרמירונג פון דריי-דימענסיאָנאַלע אָרדנטלעכע עריינדזשמאַנץ;
• געוויסע אומריינקייטן שאפן קאַרבידן (למשל, סיליקאָן קאַרביד), וואָס צעפאַלן זיך אין מעטאַל פארע און גראַפיט ביי העכערע טעמפּעראַטורן.

C. פאַזע 3 (איבער 2400℃): קערל וווּקס און רעקריסטאַליזאַציע

• קערל דימענסיעס וואַקסן אויף די a-אַקס צו אַ דורכשניט פון 10–150 נאַנאָמעטער און אויף די c-אַקס צו אַפּראָקסימאַטלי 60 שיכטן (אַרום 20 נאַנאָמעטער);
• קוילן־אטאמען גייען דורך גיטער־פארפעיינערונג דורך אינערלעכע אדער אינטערמאלעקולארע מיגראציע, בשעת די פארדאמפונג־ראטע פון ​​קוילן־סובסטאנצן וואקסט עקספאנענציעל מיט טעמפעראטור;
• אַקטיווער מאַטעריאַל אויסטויש פּאַסירט צווישן די האַרטע און גאַז פאַזעס, וואָס רעזולטירט אין דער פאָרמירונג פון אַ העכסט אָרדנטלעכער גראַפיט קריסטאַל סטרוקטור.

III. טעמפּעראַטור אָפּטימיזאַציע דורך ספּעציעלע פּראָצעסן

א. קאַטאַליטישע גראַפיטיזאַציע

די צוגאב פון קאַטאַליסטן ווי אייַזן אָדער פעראָסיליקאָן קען באַדייטנד רעדוצירן גראַפיטיזאַציע טעמפּעראַטורן צו די קייט פון 1500-2200 ℃. למשל:

• פעראָסיליקאָן קאַטאַליסט (25% סיליקאָן אינהאַלט) קען נידעריקערן די טעמפּעראַטור פון 2500–3000 ℃ צו 1500 ℃;
• BN קאַטאַליסט קען רעדוצירן די טעמפּעראַטור צו אונטער 2200 ℃ בשעת פֿאַרבעסערן די אָריענטירונג פון טשאַד פייבערז.

ב. אולטרא-הויך-טעמפּעראַטור גראַפיטיזאַציע

גענוצט פֿאַר הויך-ריינקייט אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי נוקלעאַר-גראַד און אַעראָספּייס-גראַד גראַפיט, דעם פּראָצעס ניצט מיטל-פרעקווענץ ינדוקציע הייצונג אָדער פּלאַזמע אַרק הייצונג (למשל, אַרגאָן פּלאַזמע האַרץ טעמפּעראַטורעס דערגרייכן 15,000 ℃) צו דערגרייכן ייבערפלאַך טעמפּעראַטורעס יקסיד 3200 ℃ אויף די פּראָדוקטן;

• דער גראַד פון גראַפיטיזאַציע איז העכער 0.99, מיט גאָר נידעריקן אינהאַלט פון אומריינקייט (אַש אינהאַלט < 0.01%).

IV. איינפלוס פון טעמפּעראַטור אויף גראַפיטיזאַציע עפֿעקטן

א. קעגנשטאנד און טערמישע קאנדוקטיוויטעט

פֿאַר יעדער 0.1 פאַרגרעסערונג אין גראַפיטיזאַציע גראַד, פאַרקלענערט זיך די קעגנשטאַנד מיט 30%, און די טערמישע קאַנדאַקטיוויטי פאַרגרעסערט זיך מיט 25%. למשל, נאָך באַהאַנדלונג ביי 3000℃, קען די קעגנשטאַנד פון גראַפיט פאַלן צו 1/4–1/5 פון איר אָנהייב ווערט.

ב. מעכאנישע אייגנשאפטן

הויכע טעמפּעראַטורן רעדוצירן די צווישן-שיכטן אָפּשטאַנד פון גראַפיט צו כּמעט-ידעאַלע ווערטן (0.3354 נם), וואָס פֿאַרבעסערט באַדייטנד די טערמישע שאָק קעגנשטעל און כעמישע פעסטקייט (מיט אַ לינעאַרער יקספּאַנשאַן קאָעפיציענט רעדוקציע פון ​​50%–80%), בשעת אויך גיט עס לובריקאַציע און טראָגן קעגנשטעל.

C. ריינקייט פֿאַרבעסערונג

ביי 3000℃, צעברעכן זיך כעמישע פארבינדונגען אין 99.9% פון נאטירלעכע פארבינדונגען, וואס ערלויבט אומריינקייטן צו ווערן באפרייט אין גאז-פארעם און רעזולטירט אין א פראדוקט ריינקייט פון 99.9% אדער העכער.