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金刚石概论
发布日期:2012-12-30

金刚石概论

    金刚石是碳的结晶体,属等轴晶系,是已知矿物中最硬的物质。在以相对刻划为基础的莫氏硬度等级中列为第十级,抗压强度高,耐磨性能好,是现代科学技术发展中必不可少的超硬材料之一。国外常把工业金刚石的用量与钢产量的比例关系作为工业发展的标志之一;1969年国外每生产一吨钢,工业金刚石的消耗量为0.07~0.08克拉,1970年为0.109~0.134克拉,1971年则为0.123~0.15克拉,(一克拉等于二百毫克)。近十年国外工业金刚石消耗量平均以每年10%的速度增长,而同时期工业增长速度只为4%左右。

    金刚可分为天然金刚石和人造金刚石两种。在自然界中天然金刚石产量很少,开采困难,价格昂贵。因此使用范围受到限制。自从人们了解到金刚石和石墨是碳的同素异构体后,很多国家就试图用人工的方法把石墨转换成金刚石。国外人造金刚石的历史可追塑到1880年,但比较有实际意义的利用高温高压技术研制金刚石则开始于1940年经过十多年的试验,于1953年和1954年分别由瑞典通用电气公司和美国通用电气公司试制成功。此后其他国家也陆续宣布研究成功。到六十年代发展更为迅速,1960年人造金刚石的世界产量为二百万克拉;1969年则为四千万克拉,增加了二十倍。国内人造金刚石的研究开始于1961年,1963年郑州磨具磨料研究所宣布试验成功,然后转入试生产。仅仅几年时间,人造金刚石生产在全国遍地开花。于1967年开始建立专业生产厂,1970年正式投入工业生产。

    由于人造金刚石比天然金刚石价格便宜,是加工硬脆材料和非金属材料的理想磨料,所以通常用它制成金刚石砂轮、油石、磨头以及金刚石研磨膏、光学玻璃加工专用砂轮、套料刀、切割锯片、手工工具、金刚石钻头、修整滚轮等等金刚石制品。对提高劳动生产率,延长工具使用寿命,降低产品成本,提高产品质量,改善劳动条件具有重要作用。因此金刚石在国防、机械、地质、冶金、煤炭、石油等工业中得到愈来愈广泛的应用。

    在机械加工方面,用金刚石制成的砂轮已大量用于磨削加工硬质合金铣刀、铰刀、钻头、拉刀,还可抛光各种硬质合金量具、刃具、模具、夹具以及一些合金钢材,珩磨合金铸铁缸套、切割、磨削、抛光各种铁氧体和磁钢等;在地质冶金,煤炭的钻探和石油、天然气的开采方面比硬质合金钻头效率高,耐用,已成为现代大幅度提高钻井速度和质量的有效途径,在工业发达的国家,金刚石钻探工作量已达70%~90%(包括天然金刚石)。金刚石应用于光学玻璃行业后,改进了过去采用碳化硅磨料加工时的一把砂子一勺不的笨重、落后的陈旧工艺,改善了工人的劳动条件。现已遍及光学玻璃料、切割、铣磨、套料、精磨、超精磨、磨边、全角等工序。在加工其它非金属材料方面也有良好效果:如加工宝石、玻璃或高铝陶瓷、石材等;在电子行业中采用金刚石锯片、切割贵重硬脆的半导体材料,可以做到切缝窄、切口精度高;还可以用于半导体材料的磨削、抛光套料等工序,可节省大量半导体材料。人造金刚石烧结体拉丝模比硬质合金拉丝模寿命长二百五十倍,人造金刚石烧结体车刀可用来车削铝硅合金、环氧玻璃钢、硬石墨、电机整流子等材料,此外,利用金刚石半导体性质,把它制成金刚石整流器、三极管、温度计。不可以用来做硬度计压头、各种测量仪的测头、高压腔压头、留声机唱头等等。总之金刚石在工业上具有极为广泛的用途

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