Dermankirina grafîtîzasyonê bi gelemperî germahiyên bilind ên di navbera 2300 û 3000℃ de hewce dike, û prensîba wê ya bingehîn veguherîna atomên karbonê ji rêzkirinek bêserûber bo avahiyek krîstal a grafît a rêkûpêk bi rêya dermankirina germê ya germahiya bilind e. Li jêr analîzek berfireh heye:
I. Rêzeya Germahîyê ji bo Dermankirina Grafîtîzasyona Konvansiyonel
A. Pêdiviyên Germahiya bingehîn
Grafîtîzasyona kevneşopî pêwîstî bi bilindkirina germahiyê bo rêjeya 2300 heta 3000℃ dike, ku tê de:
- 2500℃ xaleke werçerxê ya girîng nîşan dide, ku tê de mesafeya navbera qatan a atomên karbonê bi girîngî kêm dibe, û pileya grafîtkirinê bi lez zêde dibe;
- Ji 3000℃ mezintir, guhertin hêdî hêdî dibin, û krîstala grafîtê nêzîkî bêkêmasîyê dibe, her çend zêdebûna germahiyê jî başbûnên marjînal ên kêm di performansê de çêbike.
B. Bandora Cûdahiyên Materyalan li ser Germahiyê
- Karbonên ku bi hêsanî têne grafîtkirin (mînak, koka petrolê): Di 1700℃ de derbasî qonaxa grafîtkirinê dibin, û di 2500℃ de pileya grafîtkirinê zêde dibe;
- Karbonên ku grafîtkirina wan dijwar e (mînak, antrasît): Ji bo bidestxistina veguherînek wisa, germahiyên bilindtir (nêzîkî 3000℃) hewce ne.
II. Mekanîzma ku Germahiya Bilind Rêzkirina Atomên Karbonê Pêşve Dike
A. Qonaxa 1 (1000–1800℃): Emîsyona Guherbar û Rêzkirina Du-Alî
- Zincîrên alîfatîk, CH, û girêdanên C=O hildiweşin, hîdrojen, oksîjen, nîtrojen, sulfur û elementên din bi şiklê monomer an molekulên sade (mînak, CH₄, CO₂) derdixin;
- Qatên atomên karbonê di nav plana du-alî de fireh dibin, bilindahiya mîkrokristalîn ji 1 nm ber bi 10 nm zêde dibe, lê rêzkirina navbera qatan bi piranî bêguher dimîne;
- Hem pêvajoyên endotermîk (reaksiyonên kîmyewî) û hem jî pêvajoyên eksotermîk (pêvajoyên fîzîkî, wekî berdana enerjiya navrûyê ji windabûna sînorê mîkrokristalîn) di heman demê de çêdibin.
B. Qonaxa 2 (1800–2400℃): Rêzkirina Sê-Alî û Çakkirina Sînorê Genim
- Zêdebûna frekansên lerizîna germî ya atomên karbonê wan ber bi rêziknameyên sê-alî ve dibe, ku ji hêla prensîba enerjiya azad a herî kêm ve têne rêvebirin;
- Jihevketin û sînorên dendikan li ser rûberên krîstalê hêdî hêdî winda dibin, ku bi derketina holê ya xetên tûj (hko) û (001) di spektrumên difraksiyona tîrêjên X de tê îspatkirin, ku pêkhatina rêziknameyên sê-alî yên rêkûpêk piştrast dike;
- Hin qirêjî karbîdan çêdikin (mînak, karbîda silîkonê), ku di germahiyên bilindtir de dibin buharên metal û grafît.
C. Qonaxa 3 (Li jor 2400℃): Mezinbûna Dendikan û Ji Nû Ve Krîstalîzkirin
- Pîvanên dendikan li ser eksena a bi navînî digihîjin 10-150 nm û li ser eksena c jî digihîjin nêzîkî 60 tebeqeyan (nêzîkî 20 nm);
- Atomên karbonê bi rêya koçberiya navxweyî an jî di navbera molekulan de di nav tora torê de rafîneriyê derbas dikin, di heman demê de rêjeya buharbûna madeyên karbonê bi germahiyê re bi awayekî eksponansiyel zêde dibe;
- Danûstandina madeya çalak di navbera qonaxên hişk û gazê de çêdibe, di encamê de avahiyek krîstal a grafît a pir rêkûpêk çêdibe.
III. Optimîzasyona Germahîyê bi rêya Pêvajoyên Taybet
A. Grafîtîzasyona Katalîtîk
Zêdekirina katalîzatorên wekî hesin an ferrosilicon dikare germahiyên grafîtîzasyonê bi girîngî kêm bike heya rêjeya 1500–2200℃. Bo nimûne:
- Katalîzatorê ferrosiliconê (naveroka silîkonê %25) dikare germahiyê ji 2500–3000℃ daxîne 1500℃;
- Katalîzatorê BN dikare germahiyê daxîne binê 2200℃ di heman demê de arasteya fîberên karbonê baştir bike.
B. Grafîtîzasyona Germahiya Ultra Bilind
Ev pêvajo, ku ji bo sepanên paqijiya bilind ên wekî grafîta pola nukleerî û pola hewavaniyê tê bikar anîn, germkirina enduksîyonê ya frekansa navîn an germkirina kevana plazmayê (mînak, germahiya navika plazmaya argonê digihîje 15,000℃) bikar tîne da ku germahiyên rûyê li ser hilberan ji 3200℃ derbas bibin;
- Asta grafîtbûnê ji 0.99 derbas dibe, bi rêjeya nepakiyê pir kêm e (rêjeya xweliyê < %0.01).
IV. Bandora Germahîyê li ser Bandorên Grafîtîzasyonê
A. Berxwedan û Gehînerîya Termal
Ji bo her zêdebûna 0,1 a pileya grafîtîzasyonê, berxwedan %30 kêm dibe, û rêjeya germî %25 zêde dibe. Bo nimûne, piştî dermankirinê li 3000℃, berxwedana grafîtê dikare dakeve 1/4–1/5 ji nirxa xwe ya destpêkê.
B. Taybetmendiyên Mekanîkî
Germahîyên bilind mesafeya navbera tebeqeyên grafîtê digihînin nirxên nêzîkî îdeal (0.3354 nm), bi vî awayî berxwedana li hember şoka germî û aramiya kîmyewî bi girîngî zêde dike (bi kêmbûna koefîsyenta berfirehbûna xêzikî ya 50%–80%), di heman demê de şiyana rûnkirinê û berxwedana li hember aşînê jî zêde dike.
C. Zêdekirina Paqijiyê
Di 3000℃ de, girêdanên kîmyayî yên di %99.9ê pêkhateyên xwezayî de hildiweşin, dihêlin ku nepakî bi şiklê gazê derkevin û di encamê de paqijiya hilberê %99.9 an jî zêdetir dibe.
Dema şandinê: Îlon-11-2025