金刚石材料简介

宝石矿物简介宝石是什么？宝石是指色泽美丽，透明度好，硬度高，化学性质稳定矿物单晶体。

以价格稀有程度，社会公认为尺度。

可分为珍贵宝石和普通宝石。

金刚石、祖母绿、海蓝宝石、红宝石、蓝宝石等属珍贵宝石；紫水晶等较为常见属普通宝石。

下面介绍几种属于珍贵矿物的宝石。

一、金刚石—宝石之王金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的多象变体，只不过是结晶的形状不同而已。

常呈八面体或菱形十二面体晶形，晶面常鼓起成球面。

纯者无色透明，一般常带黄、蓝、褐、黑等色。

金刚光泽，在紫外线和X线照射下发天蓝色或浅紫色莹光。

硬度为10，是自然界最硬的矿物。

性脆，比重为 3.5-3.52。

有些金刚石体具有良好的半导体性和导热性。

金刚石在工业上大有用途，主要用于做红外窗口，高温半导体器件，金刚石散热片等，质量差的金刚石用作高硬度的切削，研磨材料。

金刚石还用作高级工艺装饰品材料。

金刚石产于金伯利岩中，当矿岩石风化后，它转入砂矿中。

二、刚玉石刚玉的化学成分为AI2O3，有时含微量铁、钛、铬等。

三方晶体。

晶体成腰鼓状，集合体呈粒状或块状。

一般为蓝灰、黄灰色、含铁者呈褐色，无色透明者称“白玉”。

蓝色透明的叫“蓝宝石”，（含钛），红色透明的叫“红宝石”（含铬）呈现放射状变彩的叫“星彩”刚玉。

佩带刚玉宝石饰品，被欧洲一些国的王室认为是高贵，典雅和气度的象征。

玻璃光泽，硬度9，比重为3.95-4.1，熔点高，不溶于酸，化学性质稳定。

产于富铝而贫硅的深成火成岩及变质岩中。

由于硬度高，作为研磨材料和精密仪器的轴承。

透明色美的刚玉是名贵的宝石。

红宝石的单晶用作激光材料。

近年来，人工合成的红宝石，广泛应用于工业技术上。

三、金绿宝石金绿宝石的化学成分为BeAI2O4，常含微量铬和铁，正交晶系。

单晶体呈假六方形，板状或短柱状；结合体成细粒状。

透明至微透明，玻璃光泽，硬度为8.5，比重为3.7。

常呈黄绿色，无色者少见；具有光彩度变化如猫睛者称“金绿猫睛石”；绿色而在灯光下变化紫红色者称“变石”。

金刚石材料刀具简介可以制成切削刀具的金刚石材料有天然单晶金刚石、人造单晶金刚石、化学气相沉积法(CVD)金刚石厚膜、人造聚晶金刚石复合片等。

1、天然单晶金刚石天然单晶金刚石是一种各向异性的单晶体。

硬度达HV9000-10000，是自然界中最硬的物质。

这种材料耐磨性极好，制成刀具在切削中可长时间保持尺寸的稳定，故而有很长的刀具寿命。

天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。

可用于制作眼科和神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜的曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰的花纹；最重要的用途在于高速超精加工有色金属及其合金。

如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。

用天然金刚石制作的超精加工刀具其刀尖圆弧部分在400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。

表现粗糙度可达到Ra(0.01-0.025)μm。

天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为(0.2-0.5)Gpa。

热稳定性差，温度达到700℃-800℃时就会失去硬度。

温度再高就会碳化。

另外，它与铁的亲和力很强，一般不适于加工钢铁。

2、人造单晶金刚石人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到的目前有戴比尔斯(DE-BEERS)生产的工业级单晶金刚石材料。

这种材料硬度略逊于天然金刚石。

其它性能都与天然金刚石不相上下。

由于经过人工制造，其解理方向和尺寸变得可控和统一。

随着高温高压技术的发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。

由于这种材料有相对较好的一致性和较低的价格，所以受到广泛的注意。

作为替代天然金刚石的新材料，人造单晶金刚石的应用将会有大的发展。

3、人造聚晶金刚石人造聚晶金刚石(PCD)是在高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成的多晶体材料。

一般情况下制成以硬质合金为基体的整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。

根据金刚石基体的厚度不同，复合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同规格。

而聚晶金刚石的厚度一般在0.5mm左右。

金刚石的成因研究一、金刚石的基本特征1．化学成分除碳外，还经常含硅、铝、钙、镁、锰、铬、铁、氮和硼等杂质元素。

除氮和硼外，其它杂质元素多以包裹体的形式存在，如磁铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、绿泥石、黑云母、橄榄石以及石墨等。

宝石级金刚石含杂质很少，研究证明主要杂质元素是氮和硼，并因此可划分出不同的类型，含氮者称Ⅰ型，其中若氮聚集成片晶，为Ⅰa型，若氮少且成分散状，则为Ⅰb型；不含氮者为Ⅱ型，其中含硼者为Ⅱb型，不含硼者为Ⅱa型。

2．物理性质[1]金刚石纯净的为无色透明，常见的有含石墨包体的呈黑色，含铬的呈天蓝色，含铝或氮的呈黄色，此外还有较常见的褐色、烟灰色及少到罕见的乳白色、浅绿色、玫瑰色、红色、紫色、蓝色等金刚石。

金刚石的硬度是物质中最坚硬的，它的硬度是矿物硬度中最高的，为10（莫斯硬度）。

严格的测量矿物硬度的大小是用绝对硬度—显微硬度计，金刚石的显微硬度为8000-10000kg/mm2，是刚玉的3-4倍，是石英的8倍。

金刚石的比重为3.47~3.56，抗磨性好，熔点高，约为4000℃，化学性质稳定，绝缘性好，耐酸、耐碱。

具发光性，日光曝晒后或强光照射后，夜间在暗室中发出淡青蓝色磷光，在紫外线照射下发绿色、天蓝色或紫色萤光或不发光，不同地区的金刚石所发光色不同。

并且钻石的热导率是所有矿物中最高的。

3．晶体特征金刚石的晶体结构具立方面心晶胞。

碳原子除位于立方体晶胞的角顶及面中心外，把此立方体晶胞划分成八个小立方体，则在相间排列的小立方体中心还存在着碳原子。

图表 1 金刚石的晶体结构每一碳原子周围有四个碳原子围绕，形成四面体配位，整个构造可视为以角顶连接的四面体组合图一。

碳原子间以共价键连结，致使金刚石具有高硬度、高熔点、不导电、化学性质稳定以及很强的抗酸性和抗碱性等特征。

金刚石晶体为立方晶系其结晶习性最常见是八面体，此外，还有立方体、菱形十二面体以及变立方体等。

也有呈磨圆的或呈扁平的，双晶常见。

人造金刚石特性及其制造方法简介
金刚石是自然界最坚硬的物质，摩氏硬度10，显微硬度
10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。

它的形成和发现极为不易，它是碳在地球深部高温高压的特殊条件下历经亿万年转化而成的，由于地壳的运动，它们从地球的深处来到地表，蕴藏在金伯利岩中，从而被人类发现和开采。

虽然人类可以生产出人造金刚石，但质量大小还不及天然金刚石。

人造金刚石在工业中应用十分广泛，可用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。

 人造金刚石制造方法有许多种，具有代表性的几种分类参考下图：
 静压触媒法是国内外工业生产上应用最为广泛的方法，人造金刚石的绝大部分(约90%)都是用这种方法生产的。

爆炸法在某些国家被应用于金刚石微粉的生产，产量占很小。

CVD薄膜生长法近年来开始了工业应用。

其它一些方法，目前都还处于试验研究阶段。

 静压法，又称静态超高压高温合成法。

静压触媒法是指在金刚石热力学稳定的条件下，在恒定的超高压高温和触媒参与的条件下合成金刚石的方法。

就是以石墨为原料，以过渡金属或合金作触媒，用液压机产生恒定高压，以直流或交流电通过石墨产生持续高温，使石墨转化成金刚石。

转化条件一般为5~7GPa，l300~1700℃。

这个方法就是传统的高压高温合成法，至今已有40多年的历史了。

现在它还在继续发展和完善中，国内外都在致力于高压设备和加热方法的改进以及碳素原料和合金触媒的研究。

 静压触媒法合成金刚石的工艺程序大致分为以下三个阶段：。

PCD 聚晶金刚石刀具特性及其适合加工的材料简介图1努氏硬度图2断裂韧性图3导热性制备工艺PCD是由大量随机定向的金刚石颗粒在极困难的条件下进行人工合成得到的。

它通过在高压高温下烧结精选的金刚石颗粒进行制备。

烧结过程在金刚石稳定区内被严格地控制，于是生产出一种极硬且耐磨的结构。

特性PCD是由大量随机定向的金刚石颗粒在极困难的条件下进行人工合成得到的。

它通过在高压高温下烧结精选的金刚石颗粒进行制备。

烧结过程在金刚石稳定区内被严格地控制，于是生产出一种极硬且耐磨的结构。

特性以聚晶形态组成的金刚石提供了一种强大的切削刀具，它提供极好的硬度及由此得到的耐磨性，并与聚晶结构所带来的极佳韧性相结合。

此外，金刚石拥有所有刀具材料中最高的导热性，使得热量迅速从切削刃传递出来。

除PCD与铁的高亲合力以外，PCD不会与工件材料粘结，在正确的切削参数下，积屑瘤是最小化的。

所有的SecomaxPCD刀具都拥有镜面抛光的前刀面，提供最低的摩擦系数和光滑的切削刃。

适合加工的工件材料铝合金铝合金已成为交通工业需求的致力于减轻重量的理想材料。

尽管铝合金的生产在能量消耗上具有更大的初始需求，但在长期运作中证明有更多的益处，这些合金的性能将超过其它与其竞争的材料。

纯铝的硬度低、耐腐蚀。

举例讲，添加铜或镁等合金元素将使该材料具有更高的强度。

巿场上有很多种铝合金，最著名的莫过于分别用于汽车与航空航天行业的2000及6000系列。

锻造和铸造铝合金之间有明显的分界线，各有几种不同的材质等级，而且有各式各样的硬化处理性能。

对于硅(Si)含量低到中等的硅合金来说，PCD在铣削应用与粗加工中提供了最好的耐磨性，见下表。

所遭遇到的最常见的问题应该是积屑瘤。

即使是很高的切削速度，加工低硅铝合金时也会发生这种情况。

切削刃的几何角度和质量必须要被小心地应用。

采用这样的参数，当与工件的接触时间越久，产生的热量上升，其直接的影响就是刀具寿命的缩短。

对于加工高硅铝合金，PCD的耐磨性被完全地利用。

检测方法FT-IR，XRR，拉曼这个方法是一个俄罗斯人首先提出的，由此可见俄罗斯人的确很牛。

这种方法可以合成大面积金刚石薄膜，大面积哦，这是由于现在可以得到很大规模的等离子体，所以这种方法在研究领域可谓不可多得，只用甲烷就可以得到大面积的金刚石。

CVD金刚石可以用各种方法合成，其中晶粒生长速度最快的则为热等离子体CVD工艺。

我们试验室过去曾试图用DC等离子体CVD工艺合成金刚石厚膜，并就膜与基底的附着强度和膜的性质作过探讨。

但是，热等离子体工艺存在沉积面积和膜质量都不如其它CVD工艺等问题。

CVD金刚石薄膜应用中对扩大沉积面积有着强烈的需求。

金刚石在所有已知物质中具有最高的硬度、高耐磨率、良好的抗腐蚀性、低的摩擦系数、高的光学透射率(对光线而言从远红外区到深紫外区完全透明) 、高的光学折射率、高空穴迁移率、极佳的化学惰性,既是热的良导体,又是电的绝缘体,掺杂后可形成P和N型的半导体。

金刚石有如此多优异性能,因而在国民经济上有着广泛的用途。

金刚石从真空紫外光波段到远红外光波段对光线是完全透明的，因此金刚石膜作为光学涂层的应用前景非常好，可用作红外光学窗口和透镜的保护性涂层。

以及在恶劣环境下工作的红外在线监测和控制仪器的光学元件涂层。

在工业制造领域，需要大量轻量化、高强度的材料，用具有高硬度、高耐磨性的金刚石制成的刀具有长寿命、高加工精度、高加工质量等优异特性，而将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面不仅价格大大低于聚晶金刚石刀具，而且可以制备出具有复杂几何形状的金刚石涂膜刀具，在加工非铁系材料领域具有广阔的应用前景。

金刚石在室温下具有最高的热导率，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。

金刚石能掺杂为P和N型的半导体,与现有半导体材料相比，具有最低的介电常数，最高的禁带宽度，较高稳定性,很高的电子及空穴迁移率和最高的热导率,性能远优于Si半导体,是替代Si的理想材料。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石简介由纯碳(C)组成的等轴晶系矿物。

商品名称钻石。

常见晶形为八面体、菱形十二面体，其次是立方体和前两种单形的聚晶，晶面常弯曲。

与石墨同是碳元素的同质多象变体。

其晶体的原子结构为每个碳原子都与相邻的4 个距离相等的碳原子形成共价键。

这种紧密结合，密集牢固连结的晶体结构，使其与石墨大不相同，且具特殊的物理、光学特性。

莫氏硬度为10，是自然界已知的最硬的物质。

质纯者无色透明，一般略带淡黄、淡褐等色，偶见淡绿、红色、粉红、绿色、蓝色、紫色和黑色，有的可通过粒子轰击而改色。

具标准的金刚光泽，折光率高达2.40～2.48，在紫外线或X 射线照射下发天蓝色或紫色荧光。

比重3.47～3.56。

有的金刚石具有良好的半导体性，导热系数比铜高数倍。

透明色美的是贵重的宝石（钻石）的原料，因其具很高的硬度、辉度和火彩（具强色散性）在宝石中是无与伦比的，最受人们欢迎的宝石，其中透明无色或蓝色者价值最高。

评价钻石的主要依据是重量、颜色、洁净度和切工四大要素。

金刚石在自然界产出的特点之一是粒度细小，常见的多是重0.25 克拉（1 克拉等于0.2 克）以下的颗粒，大小1 克拉的钻石成品属于大钻，数量非常稀少。

钻石以无色极透明为上品。

世界有关国家均定有颜色等级系统，如中国分类法是以数字表示，85 色以上的金刚石才能琢磨为钻石，99～100 色则属于超特级。

关于钻石的洁净度，是依钻石在10 倍放大镜下观察是否存在瑕疵（杂质、解理等缺陷）及瑕疵程度为依据，划分为6 个等级。

至于钻石的切工亦十分讲究，需要充分利用宝石的自然条件，最大限度地展示钻石原料之美，尽量消除或掩蔽缺陷。

标准钻石型在一般情况下有58 个刻面。

除少量宝石级晶体外，金刚石一般用作精细研磨材料、高硬度切割工具、钻头、拉丝模、高温半导体和红外光谱仪部件等。

1960 年以来还大量生产了用作磨料的人造金刚。

金刚石晶胞的拼装方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：金刚石是一种坚硬的碳化物，其晶体结构是类似于钻石的立方晶系。

金刚石的晶胞是由碳原子形成的六边形结构组成，具有非常高的硬度和热导率。

现在让我们来了解一下金刚石晶胞的拼装方法。

金刚石晶胞的拼装方法需要一定的实验条件和设备。

我们需要准备一些金刚石晶粉和一定量的溶剂，以便在拼装过程中提供一定的润滑。

我们需要一台适量的实验仪器，如电子显微镜和X射线衍射仪，以帮助我们观察和分析拼装的结果。

拼装金刚石晶胞的第一步是通过适当的方法将金刚石晶粉与溶剂混合均匀，形成一个均匀的混合物。

这样可以确保金刚石晶粒之间的间隙填充适当的润滑剂，有利于后续的拼装工作。

接下来，我们需要将混合好的金刚石晶粉放入一个特制的拼装模具中，确保晶粒的位置和排列是正确的。

拼装模具可以是任何形状和尺寸，根据需要定制。

然后，将模具放入一个高温高压的实验仪器中，进行高温高压的处理。

高温高压的条件对于金刚石晶胞的形成非常关键，只有在适当的条件下才能获得理想的结果。

除了以上介绍的传统拼装方法外，还有一些新型的金刚石晶胞拼装技术，如化学气相沉积法、液相沉积法等。

这些新技术能够更加精确地控制金刚石晶胞的形成过程，提高拼装的效率和质量。

金刚石晶胞的拼装方法是一个复杂的过程，需要高温高压的条件和适当的实验设备。

通过科学的方法和技术，我们可以获得高质量的金刚石晶体，为研究和应用金刚石提供更多可能性。

【字数：432】第二篇示例：一、金刚石晶胞简介金刚石是一种自然存在的矿物，是由碳元素组成的共价晶体。

金刚石具有极强的硬度和抗压强度，因此被广泛应用于珠宝、切割工具等领域。

金刚石的晶胞结构为面心立方结构，每个晶胞包含8个原子，其中每个原子都与周围四个原子形成共价键。

二、金刚石晶胞的拼装方法金刚石晶胞的拼装方法包括以下几个步骤：1. 确定晶胞大小首先需要确定金刚石晶胞的大小，即晶体的晶胞参数。

金刚石的晶胞参数为a=0.3567 nm，即晶胞的边长为0.3567纳米。

金刚石知识大全简介物竞编号：1747中文名称：金刚石英文名称：Diamond分子式：C分子量：12.01编号系统CAS号：7782-40-3MDL号：MFCD00211867EINECS号：231-953-2RTECS号：HL4158550BRN号：PubChem号：物性数据1. 性状：粉末2. 密度(g/mL at 25°C)：3.5分子结构数据1.金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的同质多象变体。

在矿物化学组成中，总含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素，并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等杂质元素，以及碳水化合物。

2.金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。

碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。

单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。

常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。

3. 金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造。

碳原子位于四面体的角顶及中心，具有高度的对称性。

单位晶胞中碳原子间以同极键相连结，距离为154pm。

常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等。

4. 在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。

每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。

由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。

在工业上，钻石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具，形状完整的还用于制造手饰等高档装饰品，其价格十分昂贵。

5.钻石的摩氏硬度为10;由于硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。

钻石的密度为3.52g/cm3，折射率为2.417，色散率为0.044。

计算化学数据1、疏水参数计算参考值(XlogP)：-1.12、氢键供体数量：03、氢键受体数量：24、可旋转化学键数量：05、互变异构体数量：6、拓扑分子极性表面积(TPSA)：34.17、重原子数量：28、表面电荷：09、复杂度：010、同位素原子数量：011、确定原子立构中心数量：012、不确定原子立构中心数量：013、确定化学键立构中心数量：014、不确定化学键立构中心数量：015、共价键单元数量：1性质与稳定性1. 金刚石晶体膜是一种人工合成的新型功能材料，它由金刚石微晶体构成，具有高硬度、低摩擦、高热导率(为铜的5倍)、低膨胀系数、良好抗热冲击性能、良好抗腐蚀性、极高电绝缘强度、宽波段高透过率和高电子折射率等多项复合性能。

金岩石简介金岩石，有时也叫做金刚石，是一种稀有的指标矿物。

它的形状，表面和其他物理属性都比较一致，因此它可以被用来标记或分辨一些别的矿物。

它的外观常常比较油润，经常有金色的斑纹，因此它是高雅的礼品。

金岩石是一种古老的矿物。

它可以追溯到新石器时代，由当时的人用来做装饰品。

几百年来，它被称为“宝石”，古希腊人认为它可以映射出宇宙的意义。

他们认为，它具有象征天地之间联系的精神财富，也象征着神灵的存在和权力。

金岩石也被用于各种目的，从工业到珠宝制作。

因为它具有硬度极高的特性，所以它可以被用于制作宝石镶嵌或雕刻，也可以用来制作工具和器具。

此外，它还可以用于摩擦和磨擦结构，如摩擦轴承和各种船舶部件。

金岩石是非常稀有的，这也是它被认为是一种珍贵矿物的一个原因。

一般来说，它属于七种贵重矿物之一，和宝石加工师们经常认为它是宝石的一种。

它的价值还取决于其外观，质地，颜色和重量，从而使它变得更加稀有和昂贵。

金岩石的晶体结构是堆积的，具有特殊的外观和硬度，这是它与其他矿石的区别。

它的外观和颜色可以从金色到黑色，有些仅包含一种颜色，而有些则含有几种不同的颜色。

它也可以具有多种外观，从裸露到磨损至光滑，也有几千年前被雕刻成各种图案，如鸟，虎等等。

金岩石的异常之处在于它的硬度。

随着硬度的增高，它的耐用性也会增强，因此它在工业和工程方面也得到了广泛的应用。

另外，它也有着良好的热稳定性，因而可以用于多个行业中某些高温应用，如火车轮轴，汽车低速驱动轴等。

总而言之，金岩石是一种稀有的矿物，在艺术、工业和珠宝等各个领域中都被广泛应用。

它秀丽的外观，稳定的性能，以及它背后的神圣象征使它成为人们所爱的宝石，令它更加特别而珍贵。