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等静压石墨的应用、发展及生产工艺简介

摘要：本文概括了等静压石墨的特性及主要用途，并对其国内外发展状况作了简单描述。结

合部分等静压石墨科研文献及生产专利，对其生产工艺进行了介绍。

关键词：等静压石墨特性用途生产工艺

等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优

异的性能。等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高，其机械强

度反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，

而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性、耐化学腐

蚀性强、导热性能和导电性能良好；具有优异的机械加工性能。正是由于具有这

一系列的优异性能，等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇

航等领域得到广泛应用，而且，随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。

1.等静压石墨的主要用途

1.1太阳能电池及半导体晶片用石墨

在太阳能、半导体行业中，大量使用等静压石墨，制作单晶直拉炉热场石墨

部件，多晶硅熔铸炉用加热器，化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。近年

来，太阳能光伏发电发展迅猛，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量

巨大。目前，单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨也有了

更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度。

1.2核石墨

等静压石墨具有中等的力学性能，特别出色的高温力学性能，导热系数大，

线膨胀系数低。在高温气冷堆中，主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料，

同核燃料一道构成核燃料组件。在400~1200℃的温度下，受高能γ射线和快中

子的放射线，时间长达数年之久，容易造成辐照损伤，从而改变石墨的结构和性

质，所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。目前，

我国只能生产少量的高温气冷反应堆用核石墨，主要还是依赖进口。

1.3电极石墨

石墨无熔点，是电的良导体，抗热震性好，是极佳的电火花加工电极材料。

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普通石墨材料，为粗颗粒结构低密度各向异性石墨，不能满足电火花加工的需求，

而等静压石墨电极结构均匀、致密、加工精度高，可以满足这方面的要求。

1.4连续铸造结晶器石墨及模具石墨

主要用于连续铸造结晶器与超硬材料生产用能耐高温、高压的模具材料。等

静压石墨由于它的微粒子结构、较高的机械强度、均匀的热传导，使连铸与模压

的产品表面光滑，内在质量高，使用寿命长，是结晶器的最佳材料。而且对于大

型烧结材料，模具壁的厚度应尽可能薄，必须使用强度很高的细结构各向同性石

墨。

1.5其它用途

在炭刷、机械密封、触轮的集电板等处使用，要求加工精度的同时，高润滑

性和高导电性是极其重要的。普通石墨材料，需要用树脂、金属进行浸渍处理，

以提高强度和气密性，但在耐腐蚀和耐高温性能上限制其使用范围。等静压石墨

摩擦系数低、导热性能好，常用作轴承、机械密封用密封环、活塞环等滑动摩擦

材料。此外，等静压石墨还用于制作金刚石工具，光纤拉丝机的热场部件(加热

器、保温筒等)，真空热处理炉的热场部件(加热器、承载框等)，以及精密石墨热

交换器。

2.等静压石墨的发展状况

由于高密度各向同性碳材料的性能优良、用途广泛、附加值高，各发达国家

都投入较多的人力物力开发该材料。据日本相关资料，由于等静压石墨材料的开

发，炭石墨材料的年产值每五年就翻一番。目前，我国高端等静压石墨产品主要

依赖进口，有统计表明，其中约80%来自于日本，其余来自于欧美。

美国是世界上最早研制和生产等静压石墨的国家，上世纪50年代末就有产

品面市。目前，在美国生产经营等静压石墨的著名企业有：POCO公司、尤卡碳

素公司、大湖碳素公司、圣玛丽工厂等。其中圣玛丽工厂在上世纪90年代末，

就能生产规格为Ф1250mm×2000mm的大型等静压石墨材料。

日本原子能研究所于1971年设立石墨材料研究室，设计研究多用途高温气

冷堆用等静压石墨材料，很快便取得了突破性进展。1978年，吴羽化学工业公

司同东北协和炭素公司，联合开发出了不使用粘结剂的，自烧结等静压石墨的工

业生产技术。1999年，东洋碳素公司已批量生产Ф1500mm×2000mm的大规格

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等静压石墨，并具备生产Ф＞2000mm