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人造金刚石硬度有多惊人?

admin 人造钻石 2021年07月15日

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  钻石由金刚石加工琢磨而成,是珠宝中的贵族,天然金刚石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的“苦修”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。

  金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝,在工业中也大有可为。它硬度高、耐磨性好,可广泛用于切削、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。18世纪末,人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体,从此,制造人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。一个世纪以后,石墨——碳的另一种单质形式被发现了,人们便尝试模拟自然过程,让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。为了缩短反应时间,需要2000℃高温和5.5万个大气压的特殊条件。

  1955年,美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备,得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体,从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河,现在它们的年产量在20吨左右;不久,杜邦公司发明了爆炸法,利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温,也获得了几毫米大小的人造金刚石。

  金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒,在密度和硬度上都要低一些。即便如此,它的耐磨性也是数一数二的,仅5微米厚的薄膜,寿命也比硬质合金钢长10倍以上。如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜作耐磨涂层,可以大大扩展它们的用途,开发性能优越又经济的产品。更重要的是,薄膜的出现使金刚石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱,使其优异的热、电、声光性能得以充分发挥。目前,金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面,其发展速度惊人,在高科技领域的发展前景更加诱人。


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