石墨的热分解温度完全取决于其环境。在标准空气气氛中，石墨在大约700°C时开始失重和氧化，在900°C以上完全分解。然而，在没有氧气的情况下，其热稳定性会急剧提高。
决定石墨稳定性的最关键因素不是温度本身，而是氧气的存在。在空气中，它在相对较低的温度下发生化学氧化；而在惰性环境中，它在极高的温度下发生物理升华。
气氛的临界作用
了解环境是确定石墨在高温下性能的关键。其分解机制完全取决于存在的气体。
在空气中分解（氧化）
在氧气存在下，石墨的分解是一个化学反应。碳原子与氧气反应生成一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）气体。
这个过程被称为氧化，在大约700°C时开始引起可测量的质量损失。该反应的速率随温度升高而增加，导致材料在900°C以上被完全消耗。
在惰性环境中分解（升华）
当移除氧气时——例如在真空或惰性气体（如氩气或氮气）气氛中——石墨具有极高的稳定性。没有氧气与之反应。
在这种状态下，其热极限由升华定义，即从固体直接转变为气体的过程。这种物理变化需要打破强大的碳-碳键，发生在极高的温度下，大约为3652°C (6605°F)。
影响氧化温度的因素
即使在空气气氛中，氧化的确切起始温度也可能受到材料特定性能的影响。
材料纯度和缺陷
高纯度、排列良好的晶体石墨更耐氧化。杂质和结构缺陷可以作为反应更容易开始的活性位点，从而可能降低分解温度。
表面积和粒度
石墨的物理形态起着重要作用。细小的石墨粉末暴露于氧气的表面积远大于固体致密块体。这种增加的暴露意味着粉末会更快地氧化，并且可能在较低的温度下发生。
理解关键区别
未能区分这两种分解机制是高温系统设计中常见的失效点。
“分解”与“氧化”
对于在空气中的任何实际应用，您关注的是氧化温度（约700°C），而不是升华温度。在富氧环境的计算中使用高得多的升华点将导致灾难性故障。
石墨不会熔化
在常压下，石墨没有熔点。它永远不会变成液体。相反，它直接从固体升华成气体，这是其在惰性环境中真正的热分解点。
为您的应用做出正确的选择
要确定石墨的适用性，您必须首先定义操作气氛。
- 如果您的主要关注点是在空气中进行高温使用： 您的操作上限是氧化的起始点，这意味着您必须将系统设计为远低于700°C。
- 如果您的主要关注点是在真空或惰性气体中的性能： 石墨是现有材料中热稳定性最高的材料之一，其极限由高于3600°C的升华点定义。
最终，正确识别您的操作环境是利用石墨热性能的最重要因素。
摘要表：
| 环境 | 分解机制 | 近似温度 | 关键因素 |
|---|---|---|---|
| 空气/氧气 | 氧化（化学反应） | 起始于~700°C | 氧气的存在 |
| 真空/惰性气体 | 升华（物理变化） | ~3652°C (6605°F) | 极高的热量本身 |
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