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人造金刚石有哪些用途 人造金刚石的原理是什么

作者:zhangjianrui

发布时间:2019-07-15

金刚石被誉为世界上最坚硬的物质,从人们知道金刚石是由纯碳组成的那一天起,对于人造金刚石的研究也越来越多,如今人造金刚石行业获得了迅速的发展,被广泛应用于各种工业,工艺行业当中,今天就为大家带来这篇人造金刚石的百科攻略介绍。

人造金刚石硬度

摩氏硬度10,新摩氏硬度15,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性,八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度,菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级,钻石(金刚石)为最高级第10级;如小刀其硬度约为5.5、铜币约为3.5至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。


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人造金刚石硬度

人造金刚石的原理

直接法

人造金刚石或利用瞬时静态超高压高温技术,或动态超高压高温技术,或两者的混合技术,使石墨等碳质原料从固态或熔融态直接转变成金刚石,这种方法得到的金刚石是微米尺寸的多晶粉末。

熔媒法

人造金刚石用静态超高压(50~100kb,即5~10GPa) 和高温(1100~3000°C)技术通过石墨等碳质原料和某些金属(合金)反应生成金刚石,其典型晶态为立方体(六面体)、八面体和六-八面体以及它们的过渡形态。在工业上显出重要应用价值的主要是静压熔媒法。采用这种方法得到的磨料级人造金刚石的产量已超过天然金刚石,有待进一步解决的问题是增大粗粒比,提高转化率和改善晶体质量。目前正在实验室中用静压熔媒法研究优质大颗粒单晶金刚石的形成。加晶种外延生长法曾得到重1克拉左右的大单晶;用一般试验技术略加改进后,曾得到2~4毫米左右的晶体。采用这种方法还生长和烧结出大颗粒多晶金刚石,后者在工业上已获得一定的应用,其关键问题在于进一步提高这种多晶金刚石的抗压强度、抗冲击强度、耐磨性和耐热性等综合性能。

外延法

人造金刚石是利用热解和电解某些含碳物质时析出的碳源在金刚石晶种或某些起基底作用的物质上进行外延生长而成的。

武兹反应法

让四氯化碳和钠在700℃反应,生成金刚石。但是同时会生成大量的石墨。

形成机制

主要有下述几种学说:溶剂学说认为所用金属(合金)起着碳的溶剂作用;催化学说则认为是一种催化剂;固相转变学说则强调石墨晶体无需断键解体,经过简单形变就形成金刚石晶体。但这三种典型学说所提出模型往往同一些主要实验现象和规律相矛盾。因此,出现了溶剂-催化剂、催化剂-溶剂、熔(溶)剂-触媒(简称为熔媒)等学说进一步探讨所用金属(合金)的作用。总的说来,人造金刚石的形成机制尚是一个仍在探讨中的复杂问题。

相关热力学

在三校合编的《无机化学》(第四版第236页第9行左数第16个字开始,明确提到 :

据查,在高压下石墨转化为金刚石是放热的!温度低反而有利于转化。


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人造金刚石的原理

人造金刚石的用途

1、制造树脂结合剂磨具或研磨用等。

2、制造金属结合剂磨具、陶瓷结合剂磨具或研磨用等。

3、制造一般地层地质钻探钻头、半导体及非金属材料切割加工工具等。

4、制造硬地层地质钻头、修正工具及非金属硬脆性材料加工工具等。

5、树脂、陶瓷结合剂磨具或研磨等。

6、金属结合剂磨具、电镀制品。钻探工具或研磨等。

7、剧切、钻探及修正工具等。


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人造金刚石的用途
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