石墨化过程大致可分为两个阶段-伟名石墨

石墨化过程的两个阶段

碳的石墨化理论曾有各种说法，如碳化物转化理论、微晶增长理论、再结晶理论等，但是近代科学研究结果被更多人公认的石墨化机理为“石墨化是高温下固相中的变化，以热能引起的运动为基础使碳元素微晶结构从无序状态（无定形炭）向有序状态（石墨晶体结构）过渡，也即是晶体成长和增大晶体内层面有序叠合为主的物理性质的结构变化”石墨化过程大致可分为两个阶段，第一阶段是在1000~1800℃之间进行，在这一阶段无定形炭的石墨化并未开始，实际上以进行化学反应为主，无定形炭微晶结构中结合的氢、氧、氮、硫等元素不断逸出，逸出的结果使无定形炭微晶结构边缘部分的杂质元素不断减少，并残留下若干晶格缺陷，沿微晶层面的宽度方向尺寸有所增长，但增长的幅度不大，在第一阶段出现的变化与炭的种类（易石墨化炭还是难石墨化炭）没有多大关系。

第二阶段是1800℃以上一直上升到3000℃（也有人认为应该从1700℃开始），其中从1800~2000℃这一区间，利用X射线衍射技术可以观测到无定形炭微晶尺寸（L和L）的变化，以此温度为界限，进一步提高热处理温度，易石墨化炭和难石墨化炭的差别开始明显起来。可以认为2000℃以上炭原子微晶结构产生的变化是石墨化的关键阶段，通过晶格缺陷的移动和晶格畸变的图13-1易石墨化炭的结构示意图退火进行晶体成长，也即晶体层面a轴方向（La）和C轴方向（L）的微晶尺寸不断增加，与此同时晶体的层面间距（do）逐渐减小，热处理温度越高，do越来越接近理想石墨晶体的层面间距（0.3354nm）。一些难石墨化炭虽然也存在石墨层状结构的微晶，但在其周围由未形成交联结构的碳原子（或原子团）围绕着，并存在许多微小的孔隙，这种孤立状态层面之间的融并成长很困难，这是易石墨化炭和难石墨化炭在热处理过程中的重要区别。图13-1为易石墨化炭结构示意图，图13-2为难石墨化炭结构示意图，图133为易石墨化炭与难石墨化炭加热到高温时微晶增长的差异。

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