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什么是金剛石?

金剛石就是我們常說的鉆石(鉆石是它的俗稱),它是一種由純碳組成的礦物。金剛石是自然界中最堅硬的物質,因此也就具有了許多重要的工業用途,如精細研磨材料、高硬切割工具、各類鉆頭、拉絲模。還被作為很多精密儀器的部件。

    金剛石有各種顏色,從無色到黑色都有,以無色的為特佳。它們可以是透明的,也可以是半透明或不透明。多數金剛石大多帶些黃色。金剛石的折射率非常高,色散性能也很強,這就是金剛石為什么會反射出五彩繽紛閃光的原因。金剛石在X射線照射下會發出藍綠色熒光。金剛石僅產出于金伯利巖筒中。金伯利巖是它們的原生地巖石,其他地方的金剛石都是被河流、冰川等搬運過去的。金剛石一般為粒狀。如果將金剛石加熱到1000℃時,它會緩慢地變成石墨。

    1977年山東省臨沭縣岌山鄉常林的一名村民在地里發現了中國最大的金剛石(約雞蛋黃大小)。世界上最大的工業用金剛石和寶石級金剛石均產于巴西,都超過3100克拉(1克拉=200毫克)。其中寶石級金剛石的尺寸為10×6.5×5厘米,名叫“庫利南”,1905年發現于南非的普雷米爾巖管。中國常林鉆石,重158.786克拉,1977年發現于山東臨沭縣,列為世界名鉆。世界金剛石主要產地有澳大利亞、扎伊爾、博茨瓦納、前蘇聯。

    金剛石與石墨同屬于碳的單質。是一種具有超硬、耐磨、熱敏、傳熱導、半導體及透遠等優異的物理性能,素有“硬度之王”和寶石之王的美稱,金剛石的結晶體的角度是54度44分8秒。上個世紀50年代,美國以石墨為原料,在高溫高壓下成功制造出人造金剛石。現在人造金剛石已經廣泛用于生產和生活中,只是造出大顆粒的金剛石還很困難。

金剛石 - 礦物原料特點
    天然金剛石金剛石的化學成分為C,與石墨同是碳的同質多象變體。在礦物化學組成中,總含有Si、Mg、Al、Ca、Mn、Ni等元素,并常含有Na、B、Cu、Fe、Co、Cr、Ti、N等雜質元素,以及碳水化合物。

    金剛石礦物晶體構造屬等軸晶系同極鍵四面體型構造。碳原子位于四面體的角頂及中心,具有高度的對稱性。單位晶胞中碳原子間以同極鍵相連結,距離為1.54(10-10m)。常見晶形有八面體、菱形十二面體、立方體、四面體和六八面體等。

    金剛石莫氏硬度為10,顯微硬度為98 654.9MPa(100060kg/mm2),絕對硬度大于石英的1000倍,大于剛玉的150倍。

    礦物性脆,貝殼狀或參差狀斷口,在不大的沖擊力下會沿晶體解理面裂開,具有平行八面體的中等或完全解理,平行十二面體的不完全解理。礦物質純,密度一般為3 470-3 560kg/m3。

    金剛石的顏色取決于純凈程度、所含雜質元素的種類和含量,極純凈者無色,一般多呈不同程度的黃、褐、灰、綠、藍、乳白和紫色等;純凈者透明,含雜質的半透明或不透明;在陰極射線、X射線和紫外線下,會發出不同的綠色、天藍、紫色、黃綠色等色的熒光;在日光曝曬后至暗室內發淡青藍色磷光;金剛光澤,少數油脂或金屬光澤,高折射率,一般為2.40-2.48。

    金剛石的熱導率一般為136.16w/(m·k),其中Ⅱa型金剛石熱導率極高,在液氮溫度下為銅的25倍,并隨溫度的升高而急劇下降,如在室溫時為銅的5倍;比熱容隨溫度上升而增加,如在-106℃時為399.84J/(kg·k),107℃時為472.27J/(kg·k);熱膨脹系數極小,隨溫度上升而增高,如在-38.8℃時為0,0℃時為5.6×10-7;在純氧中燃點為720~800℃,在空氣中為850-1 000℃,在絕氧下2 000-3 000℃轉變為石墨。

    金剛石化學性質穩定,具有耐酸性和耐堿性,高溫下不與濃HF、HCl、HNO3作用,只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融體中,或與K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸時,表面會稍有氧化;在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高溫氣體中腐蝕。

    金剛石還具有非磁性、不良導電性、親油疏水性和摩擦生電性等。唯Ⅱb型金剛石具良好的半導體性能。  根據金剛石的氮雜質含量和熱、電、光學性質的差異,可將金剛石分為Ⅰ型和Ⅱ型兩類,并進一步細分為Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四個亞類。Ⅰ型金剛石,特別是Ⅰa亞型,為常見的普通金剛石,約占天然金剛石總量的98%。Ⅰ型金剛石均含有一定數量的氮,具有較好的導熱性、不良導電性和較好的晶形。Ⅱ型金剛石極為罕見,含極少或幾乎不含氮,具良好的導熱性和曲面晶體的特點。Ⅱb亞型金剛石具半導電性。由于Ⅱ型金剛石的性能優異,因此多用于空間技術和尖端工業。
轉載自:互動百科

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