与金刚石一样，石墨是碳的同素异构体。石墨是碳的六方结晶形态，并具有特殊的层状结构，如图12-11所示。其晶体层面之间的结合力很弱，容易相互滑动，因而它的摩擦因数极低，并有自润滑性能。石墨具有极高的熔点（升华温度）和耐热冲击性能。在常压下，它的挥发升华温度高达（4020±50）K，是极好的耐高温材料；其热导率介于铝和钢之间，但其线胀系数则远比一般金属材料低（见表12-18）；另外，石墨还有良好的导电性能和优良的耐蚀性能。在现代工业中，石墨的应用范围十分广泛。不过在大多数场合，石墨与金属或其他材料之间的连接问题并不十分突出。这一问题的提出主要是由于石墨材料在原子能、宇航及电真空器件等高科技领域中有着更为突出的重要应用。
图12-11 石墨层状结构 Fig.12-11 Layer structure of graphite
表12-18 石墨与一些金属材料的线胀系数[3，35] Table 12-18 Linear thermal expansion coefficient of graphite and some metals
（续）
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注：纯金属的线胀系数相对稳定，合金的线胀系数
随温度变化很大，一般高温时增加。
石墨具有低的快中子吸收截面，在核反应堆中用作减速剂和反射层。石墨与具有高中子吸收截面材料所组成的复合体则用作控制棒和防护层。一般来说，石墨材料的抗拉强度很低，仅为1.96～4.41MPa，但是热解石墨平行层面方向的抗拉强度可达65.6～147MPa；高强度石墨纤维的抗拉强度更高，达2450MPa。尤其是在高于1500℃高温时，石墨的强度不但不降低，反而有所升高，直到2400℃以上时才有所降低，如图12-12所示。在这温度范围中，石墨是比强度最高的耐高温材料，因此石墨在宇航领域中有着巨大应用潜力。例如，在固体燃料火箭中，石墨广泛用作喷嘴材料。它的工作温度要求高于3500℃，经受超声速气流和活性、研磨性燃烧产物的剧烈冲刷，并在极高的温度梯度下工作。在石墨的这些应用中，钎焊起着十分重要的作用。
图12-12 人造石墨及耐火材料的抗拉强度与温度的关系 Fig.12-12 Temperature dependence on the strength of artificial graphite and some refractory materials
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