金刚石的介绍.pptx

金刚石的介绍,金刚石属于碳的一种单质,纯净的金刚石是无色、透明、正八面体形状的固体。,加工琢磨后璀璨夺目有光泽，可做钻石。,加工前,加工后,金刚石,玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃,金刚石很硬，可以用来切割玻璃，也可以作钻探机的钻头。,天然,最硬,的物质,金刚石是碳原子的一种结晶体。其中的碳原子都以共价键结合，原子排列的基本规律是每一个碳原子的周围都有,4,个按照正四面体分布的碳原子。,金刚石的三维结构,金刚石的碳原子在空间构成,连续的，坚固的骨架,的结构，所以坚硬。,金刚石的的结构,金刚石的晶胞,性质,用途,金,刚,石,纯净的金刚石是,无色透明,正八面体形状的固体。,经过仔细琢磨后，,可以成为璀璨夺目的,装饰品,钻石。,自然界存在的,最硬的物质,(,质坚硬,),划玻璃,、,切割,大石、加工坚硬的金属，装在钻探机的钻头上钻凿坚硬的岩层。,金刚石,石 墨,色态,硬度,导电性,用途,金刚石和石墨的物理性质的比较,无色 透明、正八面体形状的固体,深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体,天然最硬的物质,最软的矿物质之一,不导电,导电良好,钻石、钻探机的钻头、切割玻璃等,铅笔芯、电极等,由于天然金刚石的出产量比较低，不足以满足现代工业化生产的需要，,19,世纪人造金刚石兴起了。金刚石以其最大的硬度、半导体性质以及光彩夺目的光泽，分别应用于钻头切割、电子工业和宝石工业上。故人造金刚石的意义显得尤为重大。,与天然金刚石相比，它具有生产成本低，应用效果好的优点。由于非金属材料和其他硬脆材料，如大理石、花岗石、耐火材料、玻璃、陶瓷、混凝土等加工工业的发展，对锯片、钻头用金刚石质量的要求越来越高，需求量越来越大，目前世界上工业用金刚石的 以上已由人造金刚石代替。,金刚石的形态可分为,单晶体,，,连生体,和,聚晶体,。单晶体可进一步分为立方体，八面体，菱形十二面体。下图为人造金刚石的晶体形态，其中以,六,-,八面体,形态最为常见。人造金刚石单晶体呈平面状，具有明显的晶棱和顶角。,单晶金刚石,单晶金刚石的特点,单晶金刚石是由具有饱和性和方向性的共价键结合起来的晶体，因此它具有极高的硬度和耐磨性。,1.,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。,2.,动压法,动压法主要是爆炸法，爆炸法压力温度条件与不用触媒的静压法相似（压力一般在,20Gpa,以上），但产生高温高压的方法不同，不是用压机，而是用炸药。,3.,亚稳态生长法,亚稳态生长法是在金刚石亚稳态的压力温度条件下的生长方法。这种方法不需要高压，往往是在常压或负压（真空）下进行。,单晶金刚石的制造工艺,1.,机械加工业,金刚石磨具是磨削硬质合金的特效工具。刃磨硬质合金车刀时，每磨除,1g,金属需要消耗,GC,磨料,4-15g,而金刚石仅消耗,2-4mg,。,2.,电子电器工业,硬而脆的贵重半导体材料，如硅，锗，砷化镓等，欲制成小片状的半导体器件，需要切割和研磨加工。目前最合适的方法使用金刚石切割锯片加工。用金刚石研磨膏抛光半导体材料，不仅效率高，而且可以达到最高一级表面粗糙度,Ra0.006um,。,3.,光学玻璃和宝石加工业,以前利用碳化硅加工光学玻璃，效率低，劳动条件差。现在已经全部采用金刚石磨具加工，包括下料、套料、切割、磨边以及凸、凹曲面的精磨。,4.,钻探和开采工业,在石油、煤炭、冶金、地质勘探等钻探和开采方面，广泛使用金刚石钻头。,5.,建筑与建材工业,在大理石、花岗岩、人造铸石、混凝土建筑材料的切割加工和磨削加工方面，广泛使用金刚石工具。,单晶金刚石的应用领域,多晶金刚石（微粉）是利用独特的定向爆破法由石墨制得，高爆速炸药定向爆破的冲击波使金属飞片加速飞行，撞击石墨片从而导致石墨转化为聚晶金刚石。其结构与天然的金刚石极为相似，通过不饱和键结合而成，具有很好的韧性。,多晶金刚石,多晶金刚石的特点,结构与天然的,Carbonado,极为相似，由球形的微晶聚集而成，微晶尺寸仅有,3-10nm,。,优异的磨削性能：高的去除率和韧性，具有自锐性,与单晶金刚石比起来，更不容易产生表面划伤,更适合用来研磨表面由不同硬度材料构成的工件,多晶金刚石与单晶金刚石的比较,由于多晶晶粒的自由取向和晶界的存在，从性质上多晶金刚石比单晶金刚石具有更多的优异性能。例如：,无方向性、无介理面、韧性高、硬度高、耐磨、尺寸大，与硬质合金复合可制成性能优越的工具材料。,根据金刚石颗粒之间结合的性质，多晶金刚石可分为两类：一是金刚石颗粒之间为,金刚石键合,；二是金刚石颗粒以,碳化物结合,起来；当然还可以说有第三类，即这两种类型的混合型。,金刚石键合的多晶金刚石，其金刚石颗粒之间结合牢固，,耐磨性好，但不耐高温,，因为它含有某些金属。当然也可以将这种多晶金刚石中的金属除掉。用碳化物结合起来的多晶金刚石，金刚石颗粒之间结合强度就小一些，,耐磨性也随之差一些，但可以耐高温,多晶金刚石的生产工艺,多晶金刚石最初的生产发明是由美国的杜邦公司发明的。生产的关键在于必须采用爆轰法才能获得微粉的原料。,多晶金刚石的应用领域,作为精密磨料，用于蓝宝石、磁头、硬盘、硬质玻璃和晶体、陶瓷以及硬质合金的超精密研磨和抛光，如用于,LED,蓝宝石的减薄。,作为镀膜添加剂，用于金属模具、工具、部件等的镀膜，能够大大提高表面耐磨性、表面硬度、延长使用寿命。主要用于研磨，一般配制成研磨液来使用。,也有可能制作刀具，切割时不容易产生崩裂。,