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炭素材料的化学性质

发布日期： 2018-05-09 15:19:22 阅读量（646）作者：

炭素材料的化学性质稳定，因此是一种耐腐蚀材料。但在一定条件下，碳也会和其它物质发生作用，其主要反应有：在高温下与氧化性气体或在强氧化性酸中发生氧化作用;在高温下熔解于金属并生成碳化物等。

(1)氧化反应在常温下，碳与各种气体不发生化学反应。在350℃左右，无定形碳即有明显的氧化反应，石墨要到450℃左右才开始发生氧化反应。石墨化程度愈高，石墨的晶体结构愈完整，其反应活化能大，抗氧化性能好。在800℃以内，达到同一氧化速度的温度，石墨材料约比炭素材料高50〜100℃。在同一材料内，黏结剂炭有被优先氧化的倾向，所以氧化反应进行到一定程度时，骨料颗粒会发生脱落。

碳与气体之间反应属于气固反应，它的反应速度既取决于表面的化学反应速度，也与气体分子向材料内扩散速度有关。若炭素材料的气孔率高，特别是开气孔多，气体分子容易扩散到材料内部，参与反应的表面积大，氧化速度就快。当使用温度低时，氧化反应速率不高,气体分子有足够时间扩散到材料内部，这时氧化反应速率与材料的气孔结构及反应活性有关。当温度高于800℃时，化学反应速率快，而气体分子间材料气孔内扩散却因热运动而减慢，氧化反应只在表面进行，氧化速率受表面气流速度所支配，与材料种类关系较小。炭素材抖所含杂质对氧化反应起催化作用，所以高纯石墨与普通石墨的氧化性有明显差别。

(2)碳化物的生成在高温下，碳熔解于Fe、Al、Mo、Cr、Ni、V、U、Th、Zr、Ti等金属和B、Si等非金属中生成碳化物。碳与IV、V、VI族元素生成的碳化物化学稳定性好，硬度高，一般具有导电性，有的还显示超导性。某些碳化物的固熔体还是己知熔点最高的物质。碳与碱金属、碱土金属、Al及稀土类元素生成盐类碳化物。它们一般为绝缘体，大部分化学稳定性较差，在水或稀酸中分解。