Lorsque le graphite est exposé à des températures élevées, il subit plusieurs changements importants. Ces changements affectent ses propriétés de diverses manières, le rendant plus utile ou plus vulnérable selon les conditions.
Qu'arrive-t-il au graphite à haute température ? 5 changements clés expliqués
1. Oxydation à des températures élevées
Le graphite est sensible à l'oxygène. Lorsqu'il est exposé à l'air à des températures avoisinant les 500°C (932°F), il commence à s'oxyder. Ce processus peut être assez rapide, entraînant une perte de masse pouvant aller jusqu'à 1 % par jour dans certaines conditions. Une exposition prolongée à ces conditions entraîne l'amincissement du graphite, ce qui finit par provoquer une défaillance structurelle.
2. Résistance mécanique et modifications structurelles
Il est intéressant de noter que le graphite devient plus résistant lorsqu'il est chauffé de la température ambiante à 2 000 °C. Cela est dû à la réduction de la résistance interne du graphite. Cela est dû à la réduction des contraintes internes qui se produisent à des températures plus basses, ce qui augmente la résistance mécanique du matériau. Cette robustesse accrue permet des conceptions plus petites et moins de systèmes de support, ce qui peut conduire à des lots plus importants dans les applications industrielles.
3. Conductivité thermique et électrique
Les barres de graphite chauffantes présentent une conductivité thermique et électrique très élevée. La conductivité thermique du graphite est supérieure à celle des métaux courants comme le fer, le plomb et l'acier, et elle augmente avec la température jusqu'à un certain point, après quoi elle diminue. La conductivité électrique des tiges de graphite est également très élevée : elle est quatre fois supérieure à celle de l'acier inoxydable et deux fois supérieure à celle de l'acier au carbone.
4. Processus de graphitisation
Le processus de graphitisation implique la transformation structurelle du carbone, qui passe d'un état désordonné à une forme cristalline hautement ordonnée de graphite. Cette transformation est initiée par un traitement thermique dans une atmosphère inerte jusqu'à 3000 °C. Au départ, le matériau carboné contient de petits domaines de molécules de graphène. À mesure que la température augmente, ces domaines se développent et s'alignent, ce qui conduit à la formation de grandes couches droites de graphite. Les premiers stades de la graphitisation se produisent entre 1900 °C et 2000 °C, ce qui se traduit par une réduction des distances entre les couches, indiquant une structure plus ordonnée.
5. Résumé des effets des hautes températures sur le graphite
En résumé, les températures élevées affectent le graphite en induisant l'oxydation, en renforçant la résistance mécanique, en améliorant la conductivité thermique et électrique et en favorisant le processus de graphitisation, qui transforme le matériau en un état plus ordonné et structurellement parfait.
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