Прогнозирование эксплуатационных качеств материалов в электролизерах, страница 4

Рисунок 3. Изменение электросопротивления в зависимости от температуры в горизонтальном направлении а) и вертикальном направлении б)

-б-

Графиты проявляют уменьшение электросопротивления в интервале температур от 400 до 600°С с минимальной величиной, но с последующим незначительным увеличением. Первый этап может быть объяснен характерным расширением зерен и связующего, которое закрывает некоторые микротрещины. Второй этап связан с тепловыми эффектами, подобными тем, которые происходят в металлах. Увеличение электросопротивления является более сглаженным, чем уменьшение на первом этапе, как показано на рисунке 3. Это может быть вызвано благодаря микроструктуре материала и/или степени графитирования. Было показано как этот последний момент влияет на общий вид кривой (на рисунке 4).

♦НТТ=Т1 ■НТТ=Т2

▲нтт=тз

1

1

1

1

...................................

200


400               600

Температура (*С)


800


Подпись: 15
14
13
12
11
10
9
8
Рисунок 4. Влияние температуры графитирования сорта В на изменение электросопротивления в зависимости от температуры (НТТ уменьшается от Т1 до ТЗ).

Изменение электросопротивления в процессе электролиза

Как показано на рисунке 5, графитовые материалы удерживают электросопротивление во время электролиза на одинаковом уровне, тогда как графитный и особенно полуграфитный проявляют большое уменьшение.

----- 1------- —------- 1----------------- 1


50                           100                          150

Время электролиза (мин)

Рисунок 5. Изменение электросопротивления (в направлении v) при электролизе.


«р«гт«р изменения может быть сравнен с изменением, наблюдаемым на кои.ы* кса расширение (рисунок 6), полученных при том же самом криолитовом отношении >киоаеиие натрия вызывает расширение, которое может вызвать механическое •рождение углерода В графитовых материалах не существует макроскопической ормации, вызванной из-за проникновения натрия, и так как электросоп^и^и. ik низкое, то влияние наполнения пор электролитом почти не оказывает влияния на Личину сопротивления.

Дл* того чтобы иметь представление об изменении кривой падения напряжения на катоде, необходимо взглянуть на значения электросопротивления не только при комнатной температуре, но и при 1000°С, и в условиях электролиза. Натрий является дополнительным параметром для углерода. При выбранном в нашем эксперименте составе электролита, времени электролиза и силе тока, условия не являются достаточными, чтобы классифицировать сорта графита.

Время электролиза (мин)


Рисунок б. Кривая индекса натриевого расширения в зависимости от времени электролиза

1 Matiaiieime механических свойств с ростом темпеватуш

Для того, чтобы приблизиться к рабочим условиям электролизера, все измерения были выполнены при 20°С и 1000°С.

Прочность на изгиб: Можно увидеть различие между графитами, не только на уровне показателя прочности на разрыв, но также и на механическом поведении, отображаемом на кривых нагрузка-разгрузка (рисунок 7).

Хрупкий материал с линейно-эластичным механическим поведением показывает линейные кривые нагрузка-смещение и перелом является катастрофическим. Это типичный случай для сорта С. Случай не хрупкого материала проиллюстрирован, например, сортами Е и F. В интервале между 20 и 1000°С, форма кривой нагрузка-смещение изменяется ' незначительно, а при 1000°С общий тренд стремится к более хрупкому поведению.


•JOG

смещение

 

2ив                         4iM9

смещение

 
 




35оо н w 1 2500 2 ООО 1500 1000 500


смещение


Подпись:  
смещение
Рисунок 7. Кривые монотонная нагрузка - смещение (нагрузка выражена в Н, смещение в мкм)