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无粘结剂炭材料是由生焦(生石油焦)、中间相小球等原料在不加入粘结剂的情况下,直接经成型、焙烧而成。其制备工艺相对传统炭材料更加简单,而且因其是单一原料的烧结,故焙烧制品结构均匀、体积密度大、机械强度高,能在诸多领域得到有效利用。目前,国内外对关于用中间相小球制备无粘结剂炭材料的研究较多,但由于中间相小球制备工艺复杂、生产效率低且成本较高,所以目前尚未实现大规模工业化生产。而生焦也可制备无粘结剂炭材料,但因为生焦的自烧结性不及中间相小球,故需把生焦研磨为微米级的细小颗粒,以增加其自烧结性,这个过程使得生产周期加长,成本变高。为了简化原料制备工艺、缩短生产周期、降低成本,本文以低成本的生焦为原料,经成型、焙烧成功制备出性能优良无粘结剂炭材料,并通过硝酸预氧化生焦,改善了所制得烧结样品的机械性能;其次,本文还用制备工艺简单、成本低廉的自制类中间相沥青为原料,同样成功制备出性能优异的无粘结炭材料。并在类中间相沥青制备过程中引入鳞片石墨,改善了烧结样品的导电性能;另外,本文还直接在原料中加入添加剂,经成型、焙烧后,不仅成功制备出性能优良的无粘结剂炭材料,还简化了烧结样品制备工艺。本文在研究过程中不仅对工艺技术和样品的性能进行了测试分析,同时也对其相关机理进行了分析讨论。实验结果表明:用生焦为原料可制备出体积密度为1.62g/cm~3,抗压强度为75MPa,抗折强度为37MPa的炭材料。用硝酸处理后的生焦为原料制得样品的机械强度提高,其抗压强度为82.3MPa,抗折强度为40.2MPa,体积密度为1.61g/cm~3,电阻率为62μ m。用预处理120min类中间相沥青为原料制备的无粘结剂炭样品的体积密度为1.61g/cm~3,抗压强度为152MPa,抗折强度为78MPa,其中机械强度为用生焦制备的无粘结剂炭样品的2倍。而类中间相沥青制备过程中加入鳞片石墨后制得的无粘结剂炭样品的机械强度下降,但导电性与抗氧化性更好。当原料中石墨含量为6%时,制得样品的抗折强度为29.8MPa,电阻率为46μ m。类中间相沥青与20%的生焦混合为原料得到样品抗折强度为57MPa,抗压强度为112MPa。而在生焦中直接加入石墨,会降低生焦的自烧结性,但可以提高样品导电性,当添加石墨含量为15wt%时,得到的样品的抗折强度为17MPa,抗压强度为35MPa,电阻率为62μ m。