弹性模量对石墨电极的性能设计和实际应用都有重要意义-伟名石墨

弹性模量的物理意义和测定方法

材料在弹性变形范围内，应力和应变的比值称为弹性模量。以E表示弹性模量，则E=或=E（式中表示应力，ε表示应变）。弹性模量是衡量材料弹性形变能力的指标，弹性模量E可定义为“产生单位弹性形变时所需的应力大小”，弹性模量越大，要产生一定的弹性变形所需的应力越大，或者说在一定应力下所产生的弹性变形越小。人造石墨材料基本上属于脆性材料，在室温时受到一定的应力后容易发生脆性断裂，而且往往在较小的弹性变形之后发生。通过对炭和石墨制品弹性模量的测定，结合其他指标可以判断制品的高温性能，如抗热震性。在其他物理指标不变的情况下，降低弹性模量有助于提高抗热震性。弹性模量对石墨电极的性能设计和实际应用都有重要意义。

测定材料弹性模量的方法有三种:

1.纵弹性模量为材料受到压缩或拉伸时产生单位弹性形变所需的应力大小，也称杨氏模量；

2.剪切弹性模量（刚性模量）为材料处在剪切弹性变形阶段中剪应力和剪应变的比例关系；

3.体积弹性模量为物体各方面受到均匀的压强时应力与体积变化的比值。在没有特别注明的场合，提到的弹性模量一般是指纵弹性模量（即杨氏模量）

中国炭素厂测定弹性模量的标准方法（GB3074.2—82）为声频共振法，其结果为纵弹性模量。测定装置如图3-2所示，待测试样加工成一定规格的棒状，夹在支架上，在试棒的下端接上频率可以改变的超声波发射器，在超声波发射器发出的超声波的作用下，试棒开始作相应的振动，这种试棒产生的振动传送到灵敏度很高的接收器，经过放大输送到示波器，在示波器的屏幕上就出现振动的波形。不断地改变超声波发射器发出的超声波频率，此时试棒的振动也随之变化，当超声波发射器发出超声波的频率与试棒的固有频率相等时，试棒的振动达到最强，也就是出现了共振现象，此时在示波器的屏幕上将出现最大的振幅，这个和最大振幅相应的发射频率就是试棒的共振频率。已知试棒的形状、大小和密度，就能计算出超声波在其中的传播速度，从而求得试棒的弹性模量。对整根石墨电极的弹性模量测定可采用声速法，通过试样的声波速度越高则弹性模量越大，声速法测定的中国标准为GB9974—88图3-3为声速法测定弹性模量装置示意图声速与弹性模量的关系如下

E=CXDV2

式中弹性模量，单位为kPa；

C—校正系数，石墨为0.933；

Db试样的密度，单位为g/cm3；

声速，单位为m/s

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