翡翠的高温超高压法人工合成实验
红蓝宝石的人工合成方法
红蓝宝石的人工合成方法摘要：主要为了大家了解宝石合成的常用方法关键词：宝石人工合成。
人工合成宝石是相对于天然宝石而言的，是为缓解天然宝石供需矛盾而产生和发展的产物，是人工制作而非天然产出的宝石。
人工合成宝石，可简称为人工宝石，是指人们运用现代科学技术的基本原理和方法，选用适宜的原材料，通过合理的工艺、技术流程，在实验室或工厂里制造出来的用作首饰及装饰品的材料1．1 焰熔法这个方法是1902年由法国的维尔纳叶发明的，所以也称“维尔纳叶法”。
它主要用于合成熔点很高的宝石，如合成红宝石、蓝宝石、各种颜色的尖晶石、金红石、星光红宝石、星光蓝宝石及人造钛酸锶等，也是目前合成宝石的主要方法之一。
此法合成宝石的原理是利用氢气与氧气燃烧的温度可以高达2900℃的特点，在火焰的上方放宝石原料的粉末，火焰的下方放生长晶体的晶种，宝石粉末通过氢氧火焰时被熔化成熔融液掉落在下面的宝石晶种上，晶体即可不断往上生长。
为了保证晶体能够不断往上生长，宝石晶种要安放在一个可以下降的装置上，并且要使下降装置的下降速度与晶体生长速度相同。
其次，还要使生长的宝石晶体下降入一个保温良好的容器里，否则宝石晶体在空气中会因急剧冷却而产生内应力，对宝石晶体产生破坏作用，轻则形成裂纹，重则使宝石破裂。
1.1.1 优点（1）焰熔法合成红宝石时不用坩埚，可以节省制作坩埚的耐高温材料，又可以避免坩埚成分的污染；（2）晶体生长速度较快，短时间内可以得到较大尺寸的晶体；（3）生长设备比较简单，劳动生产率高，适用于工业化生产；（4）三氧化二铝晶体本身是没有颜色的，为无色蓝宝石，只要在三氧化二铝的粉末原料中加入致色剂后就能出现颜色1.1.2 缺点（1）由于氢氧火焰的温度梯度较大，造成晶体结晶层的纵向温度梯度和横向温度梯度均较大，故生长出来的红宝石晶体质量欠佳，不能用于激光等要求质量很高的高科技方面；（2）火焰气体的温度不可能控制得很稳定，由此造成的温度变化使晶体产生较大的内应力，导致晶体的位错密度较高；（3）原材料在火焰中熔化时不可能完全被熔化结晶成晶体，大约有30％的粉料损失；1.2 水热法这是模拟自然界热液成矿条件创造的一种宝石合成方法。
陈美华（中国地质大学珠宝学院湖北武汉430074）2010年11月25日
合成翡翠的实验探索及进展陈美华( 中国地质大学珠宝学院，湖北武汉 430074 )2010年11月25日( 陈美华教授/博士，中国地质大学珠宝学院副院长，中国大陆研究合成钻石著名学者 )摘要：类比天然翡翠成矿的物理、化学条件，参照硬玉各元素的理论品质分数，选用合适的化学试剂配製原料，採用高温固相法或溶胶-凝胶法分别配製非晶质的、具有翡翠成分的玻璃料，再利用高压固相转变的原理，在高温高压设备上进行结构转化处理，使具有翡翠成分的玻璃料在翡翠稳定区内结晶。
X射线粉末衍射、傅立叶变换红外光谱、偏光显微镜下结构分析表明：合成样品中的主要结晶矿物為硬玉，与天然翡翠的基本一致，部分样品的结构转化较完全，结晶程度较好，且其硬度、密度及折射率等常规宝石学参数也与天然翡翠一致。
关键字：合成翡翠；原料配製；高温高压处理翡翠是以硬玉矿物為主的多矿物集合体，岩石学上称為硬玉岩。
硬玉是由Si-O四面体构成的链状结构硅酸盐，由於其特殊结构，在常压下很难合成，作為一种高压矿物，近年来一直引起科学家们的极大兴趣。
1963年，Bell和Roseboom等人曾就影响硬玉合成的压力与温度关系进行了研究[1]，发现人工合成翡翠的成矿模拟实验只能在高温高压下进行，至此开始了真正意义上的翡翠合成研究工作，但得到的都只是一些微晶粉末。
20世纪80年代，美国通用电气公司(GE)开始了合成翡翠的研究。
2002年，GIA首次对GE宝石级合成翡翠作了简要的报导。
中国科学院长春应用化学研究所[2,3]和中国科学院地球化学研究所[4]也先后进行了合成翡翠的实验，但由於实验条件和设备所限，难以实现硬玉由非晶质向晶质体的全面转化，仅得到了不等量的硬玉微晶和玻璃体的混合物，同时致色离子Cr3+难以进入晶格中，最终合成的硬玉样品為非宝石级品质[5-7]。
在参考前人研究成果的基础上，本文实验研究模拟天然翡翠成矿的物理、化学条件，以翡翠组分氧化物為主要原料，採用高温固相法和溶胶-凝胶法两种方法分别配製具有硬玉组分的非晶质玻璃料，再利用高压固相转变的原理，在人工合成金刚石的高温高压设备上进行结构转化处理，使具有硬玉组分的玻璃料在翡翠稳定区内结晶，获得了人工合成翡翠的阶段性成果。
高温超高压法
高温超高压法高温超高压法合成宝石晶体材料，是指利用高温（500℃以上）超高压（1.0×109Pa以上）设备，使合成宝石原料（粉末样品）在高温超高压条件下，以变质成矿作用方式产生相变或熔融进而结晶生长宝石的方法。
该法目前主要用于生产金刚石、翡翠等。
获得高温超高压的方法，有静压法、爆炸法（炸药、核爆）。
1．金刚石的合成方法人工制造金刚石的方法约有数十种，成功的方法可分为三大类：（1）静压法a．静压触媒法b．静压直接转变法c．晶种触媒法（2）爆炸法（动力法）a．爆炸法b．液中放电法c．直接转变六方金刚石法（3）亚稳定区域内生长法a．气相法b．液相外延生长法c．气液固相外延生长法d．常压高温合成法其中常用于合成钻石的是晶体触媒法（图2－8）。
我国在1963年用高温超高压法生产工业级合成金刚石，当时每一次合成只能获得10－15克拉的小颗粒合成金刚石，现在每次合成能得到60克拉的合成金刚石，颗粒明显增大。
2．翡翠的合成方法（1）将化学试剂（硅酸钠与硅酸铝）称量，混合，加热熔融，形成翡翠玻璃料（NaAlSi2O5）。
（2）把翡翠玻璃料粉碎成粉末与着色剂混合，装入高纯石墨坩埚中，并在140℃的烘箱中烘烤24小时以上，再在六面砧压机上进行高温超高压（1100℃5.9×107Pa）处理（4h），断电降温，冷凝结晶成硬玉集合体。
实验室观察：滤色镜下有的呈红色，有的呈绿色，表明铬离子有的进入晶格，有的尚未进入晶格。
合成翡翠到达宝石级要求的关键是使其到达半透明并使Cr3＋进入晶格。
可使硬玉致色的致色剂种类，见表2-4。
红蓝宝石的人工合成方法
红蓝宝石的人工合成方法摘要：主要为了大家了解宝石合成的常用方法关键词：宝石人工合成。
人工合成宝石是相对于天然宝石而言的，是为缓解天然宝石供需矛盾而产生和发展的产物，是人工制作而非天然产出的宝石。
人工合成宝石，可简称为人工宝石，是指人们运用现代科学技术的基本原理和方法，选用适宜的原材料，通过合理的工艺、技术流程，在实验室或工厂里制造出来的用作首饰及装饰品的材料1．1 焰熔法这个方法是1902年由法国的维尔纳叶发明的，所以也称“维尔纳叶法”。
它主要用于合成熔点很高的宝石，如合成红宝石、蓝宝石、各种颜色的尖晶石、金红石、星光红宝石、星光蓝宝石及人造钛酸锶等，也是目前合成宝石的主要方法之一。
此法合成宝石的原理是利用氢气与氧气燃烧的温度可以高达2900℃的特点，在火焰的上方放宝石原料的粉末，火焰的下方放生长晶体的晶种，宝石粉末通过氢氧火焰时被熔化成熔融液掉落在下面的宝石晶种上，晶体即可不断往上生长。
为了保证晶体能够不断往上生长，宝石晶种要安放在一个可以下降的装置上，并且要使下降装置的下降速度与晶体生长速度相同。
其次，还要使生长的宝石晶体下降入一个保温良好的容器里，否则宝石晶体在空气中会因急剧冷却而产生内应力，对宝石晶体产生破坏作用，轻则形成裂纹，重则使宝石破裂。
1.1.1 优点（1）焰熔法合成红宝石时不用坩埚，可以节省制作坩埚的耐高温材料，又可以避免坩埚成分的污染；（2）晶体生长速度较快，短时间内可以得到较大尺寸的晶体；（3）生长设备比较简单，劳动生产率高，适用于工业化生产；（4）三氧化二铝晶体本身是没有颜色的，为无色蓝宝石，只要在三氧化二铝的粉末原料中加入致色剂后就能出现颜色1.1.2 缺点（1）由于氢氧火焰的温度梯度较大，造成晶体结晶层的纵向温度梯度和横向温度梯度均较大，故生长出来的红宝石晶体质量欠佳，不能用于激光等要求质量很高的高科技方面；（2）火焰气体的温度不可能控制得很稳定，由此造成的温度变化使晶体产生较大的内应力，导致晶体的位错密度较高；（3）原材料在火焰中熔化时不可能完全被熔化结晶成晶体，大约有30％的粉料损失；1.2 水热法这是模拟自然界热液成矿条件创造的一种宝石合成方法。
人工宝石制造方法
人工宝石制造方法人工宝石是指通过人工合成的方式制造出来的具有类似天然宝石外观和性质的人造宝石。
人工宝石制造方法的发展经历了多年的研究和实践，目前已经取得了很大的突破。
下面将详细介绍人工宝石的制造方法。
第一种制造方法是化学合成法。
这种方法是最常见和广泛使用的人工宝石制造方法之一。
通过选择适当的化学原料，将其放入高温高压的反应器中，经过一系列的化学反应，最终形成宝石的晶体结构。
例如，合成蓝宝石的方法是在高温下将铝氧体和氧化铝进行反应，形成具有蓝色的铝氧化物晶体。
第二种制造方法是溶液法。
这种方法是在溶液中加入适当的化学物质，通过调节溶液的温度和浓度来促使晶体的生长。
这种方法适用于某些宝石的制造，如人造钻石。
首先，将碳原子溶解在高温高压的溶液中，然后通过降低温度和增加压力，使碳原子结晶成钻石的晶体。
第三种制造方法是熔融法。
这种方法主要适用于制造某些高熔点的宝石，如红宝石和蓝宝石。
首先，将适当的化学原料放入炉中进行高温熔融，然后通过控制温度和冷却速度，使熔融物体逐渐结晶成宝石的晶体。
这种方法制造出来的人工宝石具有较高的纯度和透明度。
除了上述几种常见的制造方法外，还有一些其他的制造方法。
例如，气相沉积法是通过将气体中的化学物质沉积在基底上形成薄膜，然后通过多次沉积和热处理的过程来制造宝石。
这种方法适用于制造薄膜状的宝石材料。
还有一种叫做生长法的制造方法，它是将化学原料溶解在适当的溶剂中，然后通过控制温度和浓度来促使晶体的生长。
这种方法适用于制造大尺寸的宝石。
人工宝石制造方法的发展使得人们能够制造出与天然宝石相似的材料，这不仅满足了人们对宝石的需求，同时也降低了宝石的价格。
然而，人工宝石制造方法仍然面临一些挑战，如如何制造出更大尺寸和更高质量的宝石等。
人工宝石制造方法是通过化学合成、溶液法、熔融法、气相沉积法和生长法等多种方法来制造人工宝石。
这些方法在实践中不断发展和完善，为人们提供了更多选择和可能性。
随着技术的进步，相信未来人工宝石制造方法将会更加先进和高效。
珠宝知识培训之人工合成宝石.
一、概述
(一) 合成宝石与人造宝石 1. 合成宝石的定义
合成宝石是全部或部分由人工生产的无机产物,且它 们的物理性质,化学成分和晶体结构和所对应的天然宝石 基本相同。 A．原料：半人工材料；如天然去皮水晶作为合成水晶 的原料；
人工分离出的原料Al2O3 作为合成红宝石的原料； B．有天然对应物：天然红宝石---合成红宝石
维尔纳叶法合成装置
（3）维尔纳叶法合成装置
A． 供料系统 原料：成分因合成品的不同而变化。原料的粉末经过
充分拌匀，放入料筒。 料筒（筛状底）：圆筒，用来装原料，底部有筛孔；
料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性 地自动释放。
震荡器：使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔 中释放出来。
如果合成红宝石，则需要Al2O3 和 Cr2 O3，三氧化二 铝可由铝铵矾加热获得；致色剂为Cr2 O3 1-3%， B． 燃烧系统
它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同； C．可以有小的差异：
天然尖晶石：MgO：Al2O3==1：1， RI 1.718， SG 3.60
合成尖晶石：MgO：Al2O3==1：1.5—3.5；RI 1.727， SG 3.63
正是这微小的差异，使我们能够区分它们。
2人造宝石 指人工生产的非天然形成的无机材料。 狭义的人造宝石：具有独特的化学成分、原子结构和
由此得出晶体生长过程应该是：先长一条行列，再长 相邻的行列，长满一层面网，然后开始长第二层面网，晶 面(晶体上最外层面网)是逐层向外平行推移的。这便是科 塞尔一斯特兰斯基所得出的晶体生长理论。
B.非完整光滑界面生长模型
此模型又称为螺旋生长理论模型，或BCF理论模型。该 模 型 于 1949 年 由 弗 朗 克 首 先 提 出 ， 后 由 弗 朗 克 等 人 （Buston、Cabresa、Frank）进一步发展并提出一系列与 此相关的动力学规律，总称BCF理论模型。该理论模型认 为，晶面上存在的螺旋位错露头点可以作为晶体生长的台 阶源（下图），促进光滑界面的生长。这种台阶源永不消 失，因此不需要形成二维核。这一理论成功的解释了晶体 在很低的饱和度下仍能生长，而且生长出光滑的晶体界面 的现象。
亚洲珠宝联合会翡翠商会在北京成立
玉石 名称》 （ Ｂ Ｔ１５３２０ 珠宝玉石 鉴定》 、（ ／ ６５ － ３ Ｇ ０ ）采纳。
（ 云南 珠 宝科学 研究 所 ，施加 辛 ）
云南学者宣读 的翡翠学术论文受到与会者的重视。会议结束 ，亚洲珠宝联合会主席就邀
请云南珠宝科学研究所 的施加辛 、赵 明开 、苏文宁讨论有关合作问题 ，委托他们编辑会议论 文集 （ 彩色 、公开出版） ，决定共同编写具有可操作性 、并与翡翠商贸紧密结合 的 “ 翡翠质 量检测标准” ，探讨共 同编写大型 “ 翡翠学” 的初步方案 。
维普资讯
１ 期
施加辛 ：亚洲珠宝联合会翡翠高会在北京成立
１７ Ｏ
Ｊｄｉ 作为翡翠 的英译名 已不适合。玉文化是中华文化中的重要组成部分 ，翡翠一词来 ａｅｅ ｔ
自汉语 ，为使 中国的翡翠玉文化与 国际接轨 ，笔者在 １９ ９８年以来 多次建议 以汉语拼音词
维普资讯 hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱtp://
２６ 第２卷 第１ ０ １ 页 云 南 地 质 ０年 ５ ０ 期１ ０ ６ ７
Ｃ ３ １１ Ｓ １４ １５ Ｎ —０／ ＩＮ ０—８ ５ ４Ｐ Ｓ０ ８
亚洲珠宝联合会 翡翠商会 在北 京成立
亚洲珠宝联合会翡翠商会成立大会暨翡翠学术研讨会于 ２０ ０ ５年 ９月 １日在北 京人 民大 会堂举行。这是一次高水平 、高层次的专业会议 。会议 由中国珠宝首饰中心及亚洲珠宝联合 会主办，广东省揭阳市阳美集 团承办 ，云南 翠祥缘珠宝商行协办。全 国各省市 １０余人参 ７ 加。云南 １ ４人与会 ，是各省参会人数最多。 腾 冲是我国翡翠的发祥地 ，几百年来 ，直到改革开放初期 ，国内外主要 的翡翠原料及部 分翡翠工艺品都来 自腾冲。成立大会上 ，授予 云南省腾 冲县 “ 中国翡翠第一城 ”称号 ，腾 冲县县长张惟建到会接受铜牌 。有着百年玉器加工历史 的揭阳，如今已成为我国及亚洲玉器 行业的领航者。会议授予广东省揭阳市 “ 亚洲玉都” 称号。会上 ，宣布 了翡翠商会副会长、 常务理事、理事名单 。经中国珠宝首饰 中心及亚洲珠宝联合会组织推选 ，对国内一批有突出 贡献的宝玉石业专家、学者颁发了 “ 宝玉石专家”荣誉证书。 大会宣讲论文有 ：崔文元 、施光海的 《 翡翠研究 和商业中的一些热点问题的探讨及建
人工合成宝石方法
人工合成宝石方法1、焰熔法使原料粉末在氢氧焰中，边投入边熔融而结晶生成宝石晶体的方法。
由于此法是法国的维尔纳叶在1902年发明的，所以又称“维尔纳叶法”。
这是目前合成宝石的主要方法之一。
现今的合成红宝石、蓝宝石、彩色尖晶石、金红石、星光红蓝宝石及人造钛酸锶等宝石大多用此法制得。
2、水热法也称热液法是在密封的高压容器内，从水溶液中生长出晶体的方法，在一定程度上再现了地下热液矿物结晶的过程。
用此法合成的宝石有水晶、祖母绿、红宝石、海蓝宝石等。
3、助熔剂法这是在常压高温下，借助助熔剂的作用在较低温度下加速原料的熔融，从熔融体中生长出宝石晶体的方法。
此法在一定程度上模拟了自然界的岩浆分异结晶成矿过程。
通常所说的“卡善（KASHAN）”合成红宝石、“查截姆（CHATHAM）”合成祖母绿以及人造钇铝榴石（YAG）、人造钆镓榴石（GGG）、合成蓝宝石、合成金绿宝石、合成尖晶石等均可用此方法制成。
4、熔体法直接熔化宝石原料，然后逐渐降低温度，从而生长出宝石晶体的方法。
根据实际工艺过程的不同又可进一步分为以下两种方法：（1）提拉法：也称丘克拉斯法，适用于红宝石、蓝宝石、星光红宝石、星光蓝宝石、变石、钇铝榴石、钆镓榴石等宝石晶体的生长。
（2）导模法：也称斯切帕诺夫法，是提拉法的变种。
用于生长合成红宝石、金绿猫眼等。
5、区域熔炼法（也称浮区法）将原料逐区熔融并重结晶而生长出宝石晶体的方法。
用此法可生长出合成刚玉类宝石、合成变石和人造钇铝榴石晶体等。
6、冷坩埚熔壳法简称熔壳法，主要用于生产合成立方氧化锆（CZ）晶体。
其原理与熔体法相近，但具体方法及工艺过程较复杂。
7、高温超高压法是在高温超高压条件下，模拟变质成矿过程合成宝石的方法。
常用于合成金刚石、翡翠等。
8、化学沉淀法是一种经化学反应和沉淀，进而加热加压合成非单晶质宝石的方法，如合成欧泊、合成绿松石等。
另外，用于生产合成金刚石薄膜的化学气相沉淀（CVD）法以及最新资料报道的合成碳化硅单晶生产技术，也暂且归属于此类。
宝石合成与优化
宝石合成与优化第一部分宝石的人工合成绪论☐一、人工合成宝石的发展历史☐二、人工合成宝石的概念、分类及定名☐三、人工合成宝石的价值和价格☐四、人工合成宝石的方法一、人工合成宝石的发展历史人工合成宝石经历了一个从简单到复杂、由低级到高级的发展过程。
早在5000多年前，古埃及人就开始用上釉陶瓷来模拟、仿制绿松石或其他不透明宝石。
随着社会生产力的发展，人们便开始用更为先进的方法制造装饰晶和合成宝石。
在我国古代西汉和战国的墓葬和遗址中，出土了大量各种形状的高铅钡玻璃珠和不同纹饰的玻璃璧。
16世纪埃及人开始用玻璃来模仿祖母绿、碧玉、青金石和绿松石；1656年法国人用空心玻璃充填蜡和重晶石以仿珍珠；1758年又制作出铅玻璃用于仿钻石等。
这段时期内，人们用玻璃仿制宝石的品种多，但工艺相对简单，因此只是人工合成宝石工艺的起步阶段。
☐人工合成宝石的蓬勃兴起要追溯到18世纪中下叶和19世纪。
1837年，法国化学家马克·高丁。
他使用含有重铬酸钾的明矾和硫酸钾饱和溶液进行反应，将残留物熔融得到氧化铝结晶体，开始了正式以化学方法合成宝石的历史；1877年，法国的E．弗雷米和费尔又用焰熔法将Al2O3。
熔于PbO中，在20天内长出小片状红宝石晶体；1885年，在红色Al2O3粉末中加入少量重铬酸钾，用氢氧火焰熔化生长出合成红宝石，这种合成红宝石被称为“再造红宝石”或称“日内瓦红宝石”；1902年，法国化学家维尔纳叶在弗雷米等人的基础之上改进了焰熔技术，以r－Al2O3为原料，用氢氧焰熔化，成功合成出了数克拉的合成红宝石，这是人工合成宝石史上具有重大意义的一个发明，它使商业化生产人工合成宝石成为可能，是人工合成宝石史上的一个分水岭。
☐我国对于人工合成宝石的研究起步较晚，始于20世纪50年代。
从20世纪50年代末研究焰熔法生长合成刚玉类宝石和水热法生长合成水晶技术开始，到60年代和70年代研制成功合成金刚石、人造钇铝榴石(YAG)、人造钆镓榴石(GGG)和合成变色猫眼石等宝石晶体，继而在80年代和90年代研制冷坩埚熔壳法生长合成立方氧化锆晶体、水热法生长合成祖母绿和合成红宝石晶体以及制作玻璃猫眼、金星玻璃系列品种等方面获得成功，而在2l世纪之初又成功研发了人造夜光宝石等新型的人工宝石品种。
合成宝石的原理
合成宝石的原理合成宝石是指通过人工合成方法制造出具有类似或相同物理和化学性质的宝石。
合成宝石技术在科学和工程领域有着广泛的应用，可用于制造首饰、光学器件和半导体等。
要了解合成宝石的原理，我们需要从原材料选择、制备方法和合成过程等方面加以说明。
首先，选择合适的原材料是合成宝石的重要一步。
合成宝石的原材料通常是含有相应矿石成分的人造组合物。
以合成蓝宝石为例，需要选择适当的氧化铝（Al2O3）和添加剂，如Cr（铬）或Fe（铁）等。
这些原材料的质量和纯度对合成宝石的质量和性质起着决定性作用。
其次，制备方法是合成宝石的关键环节之一。
常见的合成宝石制备方法主要包括高温高压法、溶剂法和化学气相沉积法等。
高温高压法是最早被使用并且最成熟的一种合成宝石的方法。
这一方法通过在高温高压环境下模拟自然界中的地壳条件，使原料中的矿物在晶体结构上重组，从而形成宝石。
在高温高压设备中，原料会被放入一个密封胶囊内，经过相应的温度和压力处理，由于高温和高压的作用，原料内部的分子和原子重新排列，并逐渐形成结晶体。
经过一段时间的处理后，胶囊内的宝石晶体经过降温等处理，最终形成宝石。
溶剂法是一种较新的制备方法，该方法使用了一种携带着合成所需物质的溶剂。
通过调控溶剂中的温度和压力条件，使原料逐渐溶解在溶剂中，从而生成宝石。
然后，通过降温和加压等处理，可以促使溶解的物质在溶剂中沉积结晶，最终形成宝石。
化学气相沉积法是另一种常见的制备方法，特别适用于合成薄膜宝石。
该方法通过将精细气相化合物喷雾到基底材料上，然后经过热处理使得气相中的化合物分解并形成宝石。
除了制备方法外，合成宝石的过程中还可能添加一些杂质元素以调制宝石的颜色和其他特性。
例如，添加Cr元素可以使蓝宝石呈现出蓝色，添加Fe元素可以使宝石呈现出粉红色。
这种人为合成宝石的过程不仅可以使宝石颜色多样化，还可以满足市场需求。
总结起来，合成宝石的原理主要包括选择合适的原材料、采用适当的制备方法以及添加调节元素等。
第三章 高压条件下的材料合成
高压对于不同的领域有着不同的划分标准: 地球科学方面，高温高压划分为： 次高温高压，100-500℃，100-300MPa； 高温高压，500-1000℃，0.3-1.0GPa； 甚高温高压，1000-1500℃，1.0-3.0GPa； 超高温高压，大于1500℃，大于3.0GPa
3.2 金刚石超硬材料单晶的合成原理
静高压高温直接转变合成法： 在合成中，起始材料在高温高压作用下直接转变或化合成 新物质 如：1962年，在12.5GPa，3000K的高压高温下，使具有六 角晶体结构的质地柔软的层状石墨直接转变成具有立方结 构的金刚石 静高压高温催化剂合成法： 在起始材料中加入催化剂，由于催化剂的作用，大大降低 合成的压力、温度和缩短合成时间。如：在起始石墨材料 添加金属催化剂，则在较低的压力（5～6GPa）和温度 （1300～2000K）下，实现由石墨到金刚石的转变
3.2 金刚石超硬材料单晶的合成原理
叶腊石为传压介质，并同时具有密封、保温、绝缘 和支撑作用。
化学结构式为Al2[Si4O10](OH)2。
3.2 金刚石超硬材料单晶的合成原理
一般叶蜡石合成腔体在装料前,要经过一系列的热处理。 首先在120℃时烘烤4h，之后升温至180℃保温16h，再 升温至300℃保温4h，最后降温至180℃保温4h，再冷却 至室温取出。 叶蜡石的热处理是为了清除叶蜡石吸附的水和结晶水， 以改善其传压性能及减少水杂质进入合成腔体内。
第三章 高压条件下的材料合成
Bridgeman P W 以毕生精力发展了高压技术，开创了 高压下物质的相变和物理性质的研究领域； 1946年， Bridgeman 获得诺贝尔奖，引起人们对高压 合成新物质、新材料的关注； 1955年，Bundy F P 等人首次利用高压手段人工合成 出只有地球内部条件下才能形成的具有重大应用价值 的金刚石后，新物质的高压合成工作出现研究热潮； Wentorf 利用高压方法合成出自然界未发现的与碳具 有等电子结构的、硬度仅次于金刚石的立方氮化硼， 使高压合成引起人们的格外重视
无机材料的高压合成和制备精简
假如起始石墨材料添加金属催化剂，则在较低 旳压力(5～6)GPa和温度1300～2023K条件下，就 能够实现由石墨到金刚石旳转变。
这是静高压高温催化剂合成法成功旳一种经典 例子。
1957年，Wentorf 等人将类似于石墨构造旳六 角氮化硼作起始材料，添加金属催化剂(Mg等)， 在6.2GPa和1650K旳高压高温条件下，合成出与 碳具有等电子构造旳立方氮化硼。
二、是利用天然金刚石作顶锤(压砧)，制成旳 微型金刚石对顶砧高压装置(diamond anvil cell， 简称DAC)。
这种装置能够产生几十GPa到三百多GPa旳高 压，还能够与同步辐射光源、X射线衍射、 Raman散射等测试设备联用，开展高压条件下旳 物质相变、高压合成旳原位测试。
一般，以产物合成为研究目旳旳高压装置都采 用具有大腔体(10cm，甚至数百cm )旳大型高压装 置(如两面顶和六面顶压机等)。
常用旳热电偶有Pt30％Rh-Pt6％Rh以及镍铬-镍 铝热电偶。
第3节 高压高温合成措施
从高压高温合成产物旳状态变化看，合成产物有 两类：
一是某种物质经过高压高温作用后，其产物旳 构成(成份)保持不变，但发生了晶体构造旳多型相 转变，形成新相物质。
二是某种物质体系，经过高压高温作用后发生 了元素间或不同物质间旳化合，形成新化合物、新 物质。
W——石英 1954年，韦斯合成。 Q—— 石英 1959年，罗伊与奥利文合成。 C—— 石英 1953年，科斯合成。 K—— 石英 1953年，基特合成。 S—— 石英 1961年，斯提肖夫和波波娃合成。 其中C---石英（柯石英）、S---石英（斯石英）属 高压变体
4. 3 高价态和低价态氧化物旳合成
它也可用来开展新材料旳合成研究，但因受条件 旳限制，动高压材料合成，开展得还不多。
人造玉石的生产和制作方法
人造玉石的生产和制作方法人造玉石是一种由人工合成的材料，它的质地类似天然玉石，外观也非常相似，无论是在颜色还是质地上都可以与天然玉石媲美。
人造玉石的生产和制作方法相对灵活多变，下面将介绍10种常用的生产和制作方法。
1. 熔融共晶法熔融共晶法是一种较为常见的人造玉石制作方法，将高温下的材料混合后在熔融状态下进行晶化。
该方法可以制作出很多丰富的颜色，材料制备也相对简单。
2. 水热法水热法是一种以高压高温的水热环境来促使材料晶化的方法。
该方法制作的人造玉石颜色自然，质地较硬，晶体清晰度也较高。
3. 滴定法滴定法是一种将两种或多种溶液按一定比例混合并快速滴入反应器中，促使化学反应发生的方法。
该方法可以调控颜色和透明度，且可以对加入的材料进行精确控制。
4. 沉淀法沉淀法是一种通过将溶液中的金属阳离子与还原剂反应，沉淀下来晶体的方法。
该方法可制备出多种颜色、多孔的人造玉石材料。
5. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶解的金属离子先形成成为胶体，然后在高温下催化凝胶形成人造玉石晶体的方法。
该方法可制备出高质量的丝绸质感的人造玉石材料。
6. 气相沉积法气相沉积法是利用气相反应，将几种气体反应后直接成为晶体的方法。
该方法的优点是反应速度快，可以制造出薄薄的厚度的人造玉石。
7. 电弧熔炼法电弧熔炼法是将多种材料放入电极中，通过高温、高压、高电能等创造条件，形成晶体的方法。
该方法制作的人造玉石结晶度高，颜色鲜艳。
8. 碳酸盐漂浮法碳酸盐漂浮法是将金属盐溶液浮于饱和碳酸盐水溶液中，让金属离子形成晶体的方法。
该方法可以制备出高质量的透明度人造玉石。
9. 片状人造单晶片状人造单晶是一种将材料熔融后通过商业张拉法，将其拉成单晶状的方法。
该方法制造的人造玉石质量较高，颜色饱满。
10. 合成法合成法是将两种以上材料反应后用熔融或溶液结晶的方法。
该方法可以根据自己的需要对人造玉石的颜色和质地进行自由调整。
通过上述10种常见的人造玉石生产和制作方法，可以创造出各种各样不同颜色、不同结构、不同透明度的人造玉石。
宝石改善与人工合成 高温高压法
晶种触媒法合成金刚石的原理
以石墨、金刚石粉或石 墨-金刚石粉的混合物为碳 源，在一定温度梯度下， 将熔化于触媒金属（铁镍） 中的碳输送到高压反应腔 金刚石晶种上，碳从六方 结构的石墨转变为立方结 构金刚石，并以晶层形式 沉积于晶种上，从而进行 金刚石单晶体的生长。
合成钻石与天然钻石的鉴别
翡翠的人工合成
美国贝尔和罗赛布姆于1969年用 实验方法研究了硬玉的温压关 系。从图可见：形成硬玉的下 限约400℃，1.8×109Pa压力， 温度越高，压力越大；并且压 力越大，则形成硬玉的温度区 间也大。人工合成翡翠便是模 拟这种条件开展的。 合成翡翠的条件
模拟自然界翡翠的形成过程，温度400℃以上， 压力在1.8X109Pa以上进行翡翠多晶体的生长。
加压到2.5×109～7.0×109Pa， 加热至900～1500℃之间，保持15分钟左右。
合成翡翠的特征及鉴别
合成翡翠虽然在成分、结构、硬度、密度等方 面与天然翡翠一致，但晶质化作用不够； 颜色不正，呆板； 透明度差，发干，达不到宝石级要求； 生长时间较短，无天然翡翠细致的变斑晶交织 结构； 滤色镜下，部分合成翡翠样品可呈红色，说明 铬离子未进入晶格。
第八章
高温超高压法合成 宝石与鉴别
本章要点
理解高温超高压法合成金刚石和翡翠的 基本原合成金刚石单晶体的鉴别
复习思考题
1. 高温超高压法合成宝石的概念是什么？ 2. 合成金刚石的方法有哪些？ 3. 晶种触媒法合成宝石级金刚石的原理？ 4. 热丝CVD法合成金刚石薄膜存在哪些缺陷？ 5. 高温超高压法合成翡翠的依据是什么？ 6. 合成翡翠分哪两步？ 7. 如何鉴别合成翡翠和合成钻石?
高温高压法合成钻石
高温高压法合成钻石高温高压法合成钻石引言：钻石，因其独特的物理和化学性质而备受珍视。
过去，钻石只能通过地球深处的高压高温环境下自然形成。
然而，随着科技的发展，人们现在也能够通过高温高压法人工合成钻石，这种方法在实际应用中产生了巨大的影响。
本文将探讨高温高压法合成钻石的原理、过程和应用。
一、高温高压法合成钻石的原理：高温高压法合成钻石是一种利用高温高压环境下碳源物质转变为钻石的方法。
该方法通过模拟地球内部的条件，使碳源在高温高压下发生晶格重排，从而形成钻石的晶体结构。
二、高温高压法合成钻石的过程：1. 选择合适的碳源：在高温高压法合成钻石中，有机物和无机物都可以用作碳源。
有机物碳源通常使用甲烷或苯类化合物，而无机物碳源则使用类似钠、硼或氨等材料。
这些碳源会在高温高压环境下失去水分、氧分或其他杂质，形成纯净的碳。
2. 设计高温高压设备：高温高压法合成钻石需要一个高温高压设备来模拟地球内部的条件。
这种设备通常由两部分组成：高温炉和高压容器。
高温炉提供高温环境，而高压容器则用来施加压力。
3. 施加高温高压：在高温高压设备中，碳源被放置在高温区域中，然后施加高压。
这将导致碳原子重新组织为钻石的晶体结构。
4. 过程控制：高温高压法合成钻石需要严格的过程控制，以确保钻石的质量和产量。
过程控制的关键点包括温度和压力的控制、反应时间和速率的控制，以及其他影响合成钻石的参数。
5. 钻石的提取和处理：经过高温高压反应后，钻石被提取，并进行进一步的加工和处理。
这可能包括切割、打磨和选择性去除不纯物质等步骤，以获得最终的钻石产品。
三、高温高压法合成钻石的应用：高温高压法合成钻石的应用可谓广泛。
以下是一些主要应用领域：1. 珠宝和装饰品：通过高温高压法合成的钻石可以用于制作珠宝和装饰品。
这种合成方法使得可以大规模生产高品质的钻石，满足市场需求，同时价格也更具竞争力。
2. 工业用途：由于高温高压法合成的钻石具有与天然钻石相似的物理和化学性质，因此也可以用于工业用途。
超声波总结1
超声波总结1超声波总结1超声波检测技术培训总结在承压特种设备的检验中，无损检测是决定我们检验工作质量的最主要工作之一。
超声波检测由于具有如下优点：1、穿透能力强，可对大厚工件内部缺陷进行检测2、面积型缺陷检出率高；3、适用于各种试件，包括对接焊缝、角焊缝、板材、管材、棒材、锻件及复合材料等。
4、缺陷定位准确5、灵敏度高，可以检测工件内尺寸很小的缺陷；6、成本低、速度快，仪器体积小，重量轻，现场使用方便。
成为无损检测最应用为广泛的检测方法。
现结合在役超高压水晶釜检验工作，就超高压水晶釜检验工艺谈一些体会。
不妥之处，敬请老师批评指正。
一、超高压水晶釜基本情况及具体参数超高压水晶釜是用于在高温、高压工况下进行人工合成人造水晶的一种超高压容器。
通常超高压水晶釜主体材质为PCrNi3MoVA的锻钢（经机械加工内外壁，底部用堵底螺丝封堵，上端用卡箍和堵塞进行密封）。
φ250超高压水晶釜具体参数如下：设计压力：151Mpa材质：PcrNi3MoVA工作压力：137Mpa介质：碱溶液设计温度：400℃容积：0.22m3筒体厚度：93mm内径：250mm制造：国营内蒙第二机械制造厂二、超高压水晶釜容器特点分析周向应力1、、内径小、壁厚大应力复杂（三向应力），且应力分布不均匀。
内壁承受周向应力最大。
外壁最小，以内蒙二机生产超高压水晶釜为例，内外壁周向应力相差达98％。
如图1径向应力2、外部电加热内壁受到拉应力，使内壁图1轴向应力综合应力状况恶化。
3、超高压水晶釜在运行时，由于进出物料及水晶种挂架、铲料很容易在内壁产生使用缺陷，特别是纵向裂纹、刮痕、划伤等缺陷。
以上分析可知，超高压水晶釜的危险点将首先在内壁表面及其近表面。
这也是超高压容器制造和检验验收内壁比外壁严格的主要原因。
也是定期检验的重点，由于内径小、长径比大，表面探伤非常困难，所以首选超声波检测。
但是，202*年1月1日之前，我国超高压水晶釜的定期检验依据只有1993年12月原劳动部颁布的《超高压容器安全规程（试行）》。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ 天 然 器 翠 生 长 的 区域 ．
世界上最优质 的翡翠矿床位于缅甸北部密 支那乌尤河流域 ，这个区域位于阿尔卑斯褶皱 区外带与前寒武纪岩石巨大隆起的交界处 ，为
第 三 纪 变 质 带 ，包 括 一 组 始 新 世 侵 入 的超 基 性 岩 体 ，广 泛 分 布 有 蓝 闪 石 片 岩 、 阳起 石 片岩 和
二 、翡 翠人 工合 成的步 聚 与方法
按 照人 工 合 成 宝 石 的 常 规 方 法 ，是 要 先 设 法 合 成 出 宝 石 相 对 应 的 矿 物 ，然 后 再 设 法 使 合
酷爱翡翠 ，死后的陪葬品中握在她 右手 中的翡 翠 ” 降魔杵 ” ，就属于这一档次的翡翠 。据 《 慈 禧墓珍宝失窃案》一书中记载： 这降魔杵颜色 浓翠而透明 ，比水 晶更洁净 ，可透视物体 ，实 在是宝中之极品啊 ！”但 这样 的翡 翠自然界 中
作 用 时 原 生 钠 长 石 分 解 为硬 玉 和 二氧 化 硅 形 成
贝尔 （ｅＩ Ｂｌ ）和罗赛布姆 （ｏ ｅｏ ｍ）曾用 Ｒ ｓｂｏ 实验的方法研究 了硬玉 的温度 一压 力关系曲线
｛ 图 ） 见 ”．由 图 中 可 见 ，形 成 硬 玉 的温 度下 限 约 ４ ０Ｃ，压 力 下 限 约 １ ０。 ８千 巴 ，证 明 只 有在
、
，
、
ＡＩ ＳＯ ）等进行组合。 ２ ｉ３３ （
１ 天 然 器 翠 的形 成 ．
目前 有 三种 观 点 （ ： 种 观 点 认 为是 岩 浆 。一 ］
经过 实验 对 比 ，确 定 采 用 硅 酸 钠 和 硅 酸 铝 作 为
合成非晶质翡翠成分玻璃料最理想 。其反应式
如下 ： Ｎ ， ｉ ＡＩ Ｓ Ｏ ） ２ ａ Ｓ ， ａ Ｏ ＋ ， ｉ Ｓ （ ＝ Ｎ ＡＩｉ Ｏ
实验表 明，翡翠的人工合成 不仅必须采用
高 温 超高 压 法 ， 利 用生 产 人 工合 成 金 刚 石 的高 即 温 超 高压 设 备 ， 且必 须 分 二 步 走 ： 一 步是 按 并 第
很少 ， 不能满足社会的需要 ， 供需 矛盾很 突出。
人们依据人 工合成宝石的品质优 于天然宝石的
点 ，可 以发现 它们 有一个 共同点 ，即翡翠是 在
高 温 超 高 压 的条 件 下 形 成 的 。
翡翠属于高档宝石 ， 最优质的翡翠是一种 似祖母绿色的 ，透 明的、颗粒很细 的、色调均 匀而鲜艳 的绿色翡翠 ，其价格很贵 ．与优质祖
母绿 的价 格 相 当 。传 说 我 国清 朝 慈 禧 太 后 生 前
维普资讯
置习 Ｅ习
翠的温 高 法 工 成验 高超压人合实
ｉ ｔ ｉｉ Ａｒｉｃａｌ ｎ ｆ Ｃｏｍ ｐ ｎ ａ ｉ ｏｕ ｄ Ｊ ｄｅｔ ｅ
文・ 围／沈才卿
翡 翠 （ａｅｔ）的 矿 物 名 称 叫 “ Ｊｄ ｉ ｅ 钠辉 石 ” ，
１ 非 晶 质 器 翠 成 分 玻璃 料 的 合 成 ．
非晶质翡 翠成分玻璃料 的合成 ，首先要根
据翡翠 的矿物分子式 Ｎ ＡＩｉ 的主要 元素 ， ａ Ｓ， Ｏ 选
用相 应 的化 学 试 剂 进 行 组 合 ． 如 ， 用 Ｎ ， 、 例 选 ａＯ
Ｓｉ Ｏ２ Ｎａ Ｓ Ｏ３ Ｎａ Ｃ ２ｉ ２ Ｏ３
般 规律 ，试图人工合成 出高档次的翡翠来 。
我们就是在这样的思想指导下 ， 行了翡翠 的 进
人工合成研究。
步是将翡翠成分玻璃 料粉碎 ， 进行预成型工艺处
翡 翠人 工合 成方 法的 选择及 其 依 据
一
、
理 后 ， 人 工 合成 金 刚 石 的高 温 超 高压 设 备 上进 在
也有人叫 硬玉” 分子式为Ｎ ＡＩｉ ， ａ Ｓ Ｏ 。翡翠是
由无 数 细 小 的 纤维 状 结 晶纵 横 交 织 而 成 的致 密
的 ：第三种观点认 为是花 岗岩类岩脉和淡色辉 长岩类岩脉在 ２ ４千巴 【 巴 ： ａ 下文 ～１ １ ０Ｐ ，
同 ）压 力 下 ，在 钠 的化 学 势高 的 热水 溶 液作 用 下 发 生 交 代 而 产 生 的 。仔 细 分 析 一下 这 三种 观
行 结 构 转 化处 理 ， 可得 到 晶质 的 翡翠 相 应 矿 物 即 ” 辉 石 或 硬 玉 ” 具体 步 骤 如 下 ： 钠 。
翡翠人工合成方案的制订 ， 首先就涉及到 合成 方法 的选择 问题。经过一系列的实验方法
试 探 ．最 后 选 择 了 高 温 超 高 压法 （ 一般 认 为超 高压 是 指 压 力在 １ 巴 以上 ） ０千 。选 择 这 种 人 工 合成 方法 的 依 据 ， 方 面是 从 实验 中得 出来 的 ． 一 另 一 方面 是 由下 列 因素 决 定 的 。
集合体 ， 为 “ 称 毡状结构 ” ，所以非常牢固和坚
韧 是 玉 石 中最 珍 贵 的 品种 之一 ，深 受 中 华 民
高温超高压条件下才能形成硬玉 。 由此可见 ， 翡 翠 的人 工合成必 须在 高温超高压的条件下才能
获得成功 。
族和东南亚各 国人民的喜爱。优质翡翠产于缅
甸密 支 那 地 区 国至 今 还 没 有 找 到 翡 翠 矿 床 。 我
成的相应矿物达到宝石级的要求 。由此 ，我们
要 先 设 法 合 成 出 翡 翠 的 相 应 矿 物 钠 辉 石 ”或 ” 玉” 硬 ，再 使 其 达 到 宝 石级 ｌ 翡．而这些矿物都是高温超高压变质 相的代表矿物 ．翡翠生长于这个 区域 ，说 明形 成于高温超高压环境。
一
３ 硬 玉 的温 度 一压 力 关 系 曲 线 ．
照 翡翠 矿物 ” 钠辉 石 ”或 ” 硬玉 的分 子式 Ｎ ＡＳ，ｓ中的各元素理论含量 （ａＯ ３ ％ ， ａ Ｉｉ Ｏ Ｎ ，为１ ４ ５ ＡＩ ２ ．１ ，ｓ 为 ５ ．５ ）选用合适的 ， 为 ５２ ％ Ｏ ｉ ９４％ 化学试剂 ， 制成非晶质的翡翠成分玻璃料；第二