金刚石矿物原料特点
宝石矿物简介
宝石矿物简介宝石是什么？宝石是指色泽美丽，透明度好，硬度高，化学性质稳定矿物单晶体。
以价格稀有程度，社会公认为尺度。
可分为珍贵宝石和普通宝石。
金刚石、祖母绿、海蓝宝石、红宝石、蓝宝石等属珍贵宝石；紫水晶等较为常见属普通宝石。
下面介绍几种属于珍贵矿物的宝石。
一、金刚石—宝石之王金刚石的化学成分为C，与石墨同是碳的多象变体，只不过是结晶的形状不同而已。
常呈八面体或菱形十二面体晶形，晶面常鼓起成球面。
纯者无色透明，一般常带黄、蓝、褐、黑等色。
金刚光泽，在紫外线和X线照射下发天蓝色或浅紫色莹光。
硬度为10，是自然界最硬的矿物。
性脆，比重为 3.5-3.52。
有些金刚石体具有良好的半导体性和导热性。
金刚石在工业上大有用途，主要用于做红外窗口，高温半导体器件，金刚石散热片等，质量差的金刚石用作高硬度的切削，研磨材料。
金刚石还用作高级工艺装饰品材料。
金刚石产于金伯利岩中，当矿岩石风化后，它转入砂矿中。
二、刚玉石刚玉的化学成分为AI2O3，有时含微量铁、钛、铬等。
三方晶体。
晶体成腰鼓状，集合体呈粒状或块状。
一般为蓝灰、黄灰色、含铁者呈褐色，无色透明者称“白玉”。
蓝色透明的叫“蓝宝石”，（含钛），红色透明的叫“红宝石”（含铬）呈现放射状变彩的叫“星彩”刚玉。
佩带刚玉宝石饰品，被欧洲一些国的王室认为是高贵，典雅和气度的象征。
玻璃光泽，硬度9，比重为3.95-4.1，熔点高，不溶于酸，化学性质稳定。
产于富铝而贫硅的深成火成岩及变质岩中。
由于硬度高，作为研磨材料和精密仪器的轴承。
透明色美的刚玉是名贵的宝石。
红宝石的单晶用作激光材料。
近年来，人工合成的红宝石，广泛应用于工业技术上。
三、金绿宝石金绿宝石的化学成分为BeAI2O4，常含微量铬和铁，正交晶系。
单晶体呈假六方形，板状或短柱状；结合体成细粒状。
透明至微透明，玻璃光泽，硬度为8.5，比重为3.7。
常呈黄绿色，无色者少见；具有光彩度变化如猫睛者称“金绿猫睛石”；绿色而在灯光下变化紫红色者称“变石”。
金刚石、石墨、C60的性质
金刚石化学成分：C。
常含有Cr、Mn、Ti、Mg、Al、Ca、Si、N、B等。
颜色：常见的为浅黄色、浅黄褐色、浅黄绿色、褐色，无色(浅黄白、白、优白)占有一定数量，玫瑰色、粉红色、浅蓝色、绿色、黑色、茶色十分稀少。
透明度：无色及浅色金刚石均成透明状，在无色中的白、优白金刚石测定透过率达95%以上，深色金刚石及具毛玻璃蚀象的透明度减弱呈现半透明状，当金刚石中包体含量增加亦影响透明度。
硬度：摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。
金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。
密度：金刚石密度与金刚石晶体中的包含物密切相关，无色透明质纯的金刚石密度为3.52g/cm3，当具有包含物时密度为3.44~3.53g/cm3。
导电性：绝大多数金刚石是电介质，电阻率：5×104Ω.cm，Ⅰ型及Ⅱ型(Ⅱa)金刚石为绝缘体，比电阻>1016Ω.cm，I型(H b)金刚石为P型半导体，比电阻10~103Ω.cm，温度上升到600℃或下降到-150℃时，电阻提高。
刚度、强度：金刚石具有极大的弹性模量，是自然界最高的磨削材料，弹性模量达90000kg/mm。
摩擦系数小，有极高的抗磨能力，因此在金刚石选矿中利用这一特性，采用球磨机、锥形磨矿机来分离金刚石。
但金刚石极脆，不能承受正向的外力撞击。
熔点：金刚石熔点达4000℃，在空气中燃烧温度为850~1000℃，在纯氧中720~800℃燃烧，金刚石发出浅蓝色火焰，并转化成二氧化碳。
化学稳定性：化学性质非常稳定，在酸、碱中均不分解，在熔融的硝酸钠、硝酸钾、碳酸钠中溶解用途：金刚石现在的主要用处却不再是用来做宝石，由于它是人们已发现的一种最坚硬的物质，已被用来作为制作切割、钻孔、研磨等工具的非常重要的工业材料。
碳单质有定型碳和无定型碳两类。
金刚石、石墨是重要的定型碳.1.利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石对光有优异的折射作用，可做装饰品。
磨料种类
磨料的种类磨料可以分为天然磨料和人造磨料两大类。
一、天然磨料自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。
常用的天然磨料有以下几种：1．金刚石金刚石是目前已知最硬的物质，其显微硬度为98.59Gpa。
金刚石是碳的同素异型体，主要成份是碳，另外还含有0.02~4.8%的杂质，比重为3.15~3.53g/cm3。
其产地非常有限，不但价格昂贵，而且极为缺乏。
金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性较大，易沿结晶面裂开，结晶越大抵抗外力的作用越强，金刚石的计量单位是克拉，1克拉=0.2g。
天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面：郑州玉发集团是中国最大的白刚玉生产商，专注白刚玉和煅烧α氧化铝近30年，因为专注所以专业，联系QQ2596686490，电话156390七七八八一。
（1）用于修整砂轮；（2）磨削和研磨难加工材料（如硬质合金、宝石、玻璃、石料等）。
2．天然刚玉天然刚玉的主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa，比重为3.93~4.00g/cm3。
自然界存在的天然刚玉主要有以下三种：（1）优质刚玉（俗称宝石）有蓝宝石（含钛）、红宝石（含铬）等；（2）普通刚玉，呈黑色或棕红色；（3）金刚砂，可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂，它是一种集合晶体，硬度较低。
在上述三种天然刚玉中，第一种主要用于首饰，而后二种可以作为磨料，用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。
3．石榴石石榴石的晶形较好，显微硬度为13.33Gpa。
属于石榴石的矿物种类很多，但适合于作磨料的仅有铁铝石榴石一种，其矿物组成这：3FeO.Al2O3.3SiO2,含量不低于85~90%。
4。
石英石英的化学成份为SiO2，常夹杂有Al2O3、Fe2O3、 CaO MgO Fe2O3等。
显微硬度为8.04 Gpa，可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。
随着科学技术的发展，人造磨料的品种已达几十种之多，天然磨料由于自身的缺陷，已被越来越多的人造磨料所取代，目前除了天然金刚石、石榴石外，其它种类的天然磨料用量甚微。
金刚石
金刚石金刚石是碳在高温高压条件下的结晶体，是自然界最硬的矿物。
其名称来源于希腊文“Adamas”，意为坚硬无敌。
金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，在国民经济中具有重要的作用。
金刚石按用途分为两类：质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。
宝石级金刚石，又称钻石，光泽灿烂，晶莹剔透，被誉为“宝石之王”，价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。
达不到宝石级的金刚石（工业用金刚石），以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。
金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。
Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。
Ⅱ型金刚石比较罕见，仅占金刚石总量的1%～2%。
Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等，多用于空间技术和尖端工业。
具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品，如重 3 106ct（Carat，克拉）世界著名的“库利南”钻石，即属此类。
人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。
早在公元前 3 世纪古印度就发现了金刚石。
自公元纪年起至今，钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。
世界金刚石矿产资源不丰富，1996年世界探明金刚石储量基础仅19 亿ct，远不能满足宝石与工业消费的需要。
20 世纪60 年代以来，人工合成金刚石技术兴起，至90 年代日臻完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金刚石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90%以上（在中国已达99%以上）。
金刚石主要生产国为澳大利亚、俄罗斯、南非、博茨瓦纳和扎伊尔等。
世界钻石的经销主要由迪比尔斯中央销售组织控制。
中国发现金刚石约在200～300 年前，在明清朝之际（约17 世纪），湖南省农民在河砂中淘到过金刚石。
金刚石的地质勘查工作始于20 世纪50 年代。
迄今，在中国发现的重量大于90 ct的著名金刚石有6 颗，如重约158 ct的“常林钻石”等。
6011金刚石石墨和C60(教师版)九年级上册化学讲义(人教版)
课题1 金刚石、石墨和C60知识导航课前引入“钻石恒久远，一颗永流传”。
钻石对得起它昂贵的价格吗？知识精讲金刚石、石墨和C60等都是由碳元素组成的不同单质。
由于碳原子的排列方式不同，即结构不同，导致它们的性质尤其是物理性质有很大差异。
一、金刚石1．外观：无色透明、正八面体状晶体（网状结构）2. 光泽：加工后璀璨夺目3. 硬度：天然存在的最硬的物质4. 导电性：不导电5. 导热性：良好6. 用途：装饰品——钻石；切割玻璃、大理石、做钻探机的钻头等。
二、石墨1．外观：深灰色、细鳞片状固体（层状结构）2. 光泽：有金属光泽3. 硬度：质地软，有滑腻感4. 导电性：良好5. 导热性：良好6. 用途：电极、铅笔芯、润滑剂等三、C601. 每个C60分子是由60个碳原子构成的。
2. C60分子形似足球，这种足球结构的C60分子（又叫足球烯）很稳定。
3. C60的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域。
总结归纳加工后璀璨夺目有金属光泽四、其他碳单质1. 木炭、焦炭、活性炭、炭黑等均是无定形碳，主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。
2. 活性炭、木炭具有疏松多孔的结构，可以吸附异味、色素等，具有吸附作用。
3. 焦炭常用于冶炼金属，炭黑用于制造黑色染料、油墨等。
4. 一些新形态的碳单质相继被发现，如碳纳米管、石墨烯等。
注意（1）只含一种元素的物质不一定是单质，也可能是几种单质组成的混合物。
（2）“碳”是元素名称，在书写含碳元素的物质的名称时使用，如二氧化碳；而“炭”表示物质，如“活性炭”。
对点训练题型一：同种元素组成的单质【例1】由同种元素组成的不同单质，可以互为“同素异形体”。
下列属于同素异形体的一组物质是A．氢气与液氢B．水银与银C．干冰与冰D．氧气与臭氧【答案】D【分析】由同种元素组成的不同单质，可以互为“同素异形体”，这里包含两个条件：一是不同的单质；二是由同一种元素组成，即组成元素相同。
人工合成金刚石的方法
人工合成金刚石的方法人工合成金刚石是一种人工制备的金刚石，通过一系列的化学和物理过程重新创造了自然界中存在的矿物。
金刚石是一种非常硬的材料，具有许多优异的物理特性，因此在工业领域有广泛的应用。
制备金刚石的方法有许多种，接下来我将详细介绍几种常用的人工合成金刚石的方法。
1.高温高压法高温高压法是最早且最常用的人工合成金刚石方法之一。
该方法是在高温（约1500℃）和高压（约5-7G P a）的环境下，将含有金刚石生成元素（如碳）的混合物放置在高压金刚石电池中，然后通过加热和施加高压来触发金刚石的生长。
高温高压法的主要原理是利用高温高压环境下的物质相变规律，使含碳原料中的碳发生转化，从而生成金刚石。
2.化学气相沉积法化学气相沉积法是另一种常用的人工合成金刚石的方法。
该方法通过在真空或轻微惰性气氛中，将含有金刚石生成气体的混合物（如甲烷和氢气）通过加热传送到底板上，通过化学反应使金刚石成核并生长。
化学气相沉积法的优点是可以在相对较低的温度和压力下制备金刚石，操作相对简单。
3.爆炸法爆炸法是一种较为特殊的人工合成金刚石的方法，它是通过在百万分之一秒的时间里产生极高的温度和压力来合成金刚石。
该方法通常使用硝酸铵和含碳原料（如石墨）作为混合物，在高温和压力下引爆混合物，从而产生极端的条件，促使金刚石的生成。
4.微波化学气相沉积法微波化学气相沉积法是近年来发展起来的一种人工合成金刚石的新方法。
该方法利用微波辐射加热金刚石生成混合物（如甲烷和氢气），使其在低温下发生化学反应生成金刚石。
相比于传统的化学气相沉积法，微波化学气相沉积法具有更高的效率和更低的能耗。
除了以上几种常用的方法外，还有其他一些方法也可以用于人工合成金刚石，如溶胶-凝胶法、火焰沉积法等。
这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场景。
无论哪种方法，人工合成金刚石的关键是要提供适当的温度、压力和化学环境，以促进金刚石的生成。
此外，控制金刚石的形状和大小也是制备过程中需要考虑的因素。
超硬材料
Question
1、什么是超硬材料？
2、金刚石类型与氮元素含量的关系？ 3、金刚石的颜色反应出金刚石的什么信息？
超硬材料 ：主要指金刚石、立方氮化硼；显微硬度
>30GPa的材料
硬度有各种表示方法
金刚石概述： 钻石是主要由碳元素组成的等轴晶系天然矿物，摩氏
1、颜色
纯净金刚石无色透明
常见：黄色、浅黄色、棕
色、浅棕色、灰色、黑色 少见：蓝色、玫瑰色、紫 色 颜色稳定，离子轰击可染 色
硼铌：黑色
氮、铁、钴、钛：深绿色
硅和硼：黄色 偏高铬：天蓝色 铝、铁：黄色 颜色反映了杂质的种类和存在状态，对合成和原料的
选择具有指导意义
硬度10，密度3.52(±0.01) g44。(国家标准）
“使用钻石名词不考虑产地。”（国家标准） 钻石被称为宝石之王 钻石占宝石总销售额的80%。 金刚石最早首先发现于印度（公元前3000–5000年）
世界最大的首饰级金刚石是1905年在南非发现的
“库利南”，重3106克拉（成年男子拳头大小）。 1907年12月9日，南非德兰士瓦地方政府将库里南 赠送给了英王爱德华三世（用15万英磅收购的）作 为生日礼物。让荷兰阿姆斯特丹的阿斯查尔公司 加工的，琢磨费时8个月，加工费8万英磅，库利 南加工成9颗大钻，96颗小钻，总重1063.65克拉， 约为原石重的1/3，其中最大的一颗钻石叫“库利 南Ⅰ”，或“非洲之星Ⅰ”为具64个刻面的梨形 钻石， 重为530.20ct，为现今世界已知的最大钻 石，镶嵌在英国国王的王杖上。
库利南Ⅰ
英王权杖
库里南Ⅱ
英国王冠
天然金刚石是怎样形成的？ 金刚石是在高温、高压下，碳元素的分子结构经过一系列的
金刚石的简介、结构、性能和合成
金刚石的简介
• 金刚石一般为粒状，有各种颜色， 从无色到黑色都有，以无色的为特 佳。金刚石的颜色取决于纯净程度 、所含杂质元素的种类和含量，极 纯净者无色，一般多呈不同程度的 黄、褐、灰、绿、蓝、乳白和紫色 等；纯净者透明，含杂质的半透明 或不透明。金刚石的折射率非常高 ，色散性能也很强，这就是金刚石 为什么会反射出五彩缤纷闪光的原 因。
金刚石的结构
晶体格子中，一个原子与相邻四个原子具有正四面体结 构的情况，存在立方晶系和六方晶系两种可能，天然金 刚石和人造金刚石一般都是立方晶系金刚石，但也存在 一种六方晶系金刚石。把具有这两种晶体结构的金刚石 分别称为立方金刚石和六方金刚石。
金刚石的结构
• 立方金刚石的晶体结构： 立方金刚石为等轴晶系，在常压和 室温下晶格常数为0.356— 0.357nm。这种晶体结构可以分割 成许多相同的立方晶胞，晶胞表面 上的原子分布正好形成一个面心立 方结构，晶 胞内有四个原子，它们 各自与一个顶角的原子和三个相邻 面心的原子等距，并以共价键相联 结，形成具有正四面体的结构。
•
化学气相沉积法
• 化学气相沉积法（CVD）主要利用的是在高温空间（也包括在基板）以及活 性空间中发生的化学反应。制备金刚石所用到的气体原料一般为甲烷和氢气 ，通过在高温条件下激发使气体发生分解，生成含碳基团的活性粒子，并最 终在基片材料上沉积出金刚石膜。制备单晶金刚石的方法主要有微波等离子 辅助化学气相沉积法、热丝辅助化学气相沉积法、电子回旋共振微波等离子 体化学气象沉积法、直流等离子体喷射化学气相沉积法、燃烧火焰化学气相 沉积法等。
金刚石的性能
• 金刚石的电学性质
• 纯净的不含杂质的金刚石是绝缘体，室温下的电阻率在1016Ω·cm以上，只有 掺入少量硼或磷杂质后，才显示出半导体特性。介电常数为5.6，金刚石的禁 带宽度5.5eV，在紫外线辐照下出现光导电性。组成金刚石晶体的C元素同其 它半导体材料Si、Ge同属于元素周期表的Ⅳ族，它们都是以相同的价电子以 工见见组合而构成晶体。同Si、Ge一样，金刚石具有优良的半导体性质。
金刚石的性质
金刚石的性质金刚石的物理性质金刚石的莫氏硬度为10;由于硬度最高, 金刚石的切削和加工必须使用钻石粉或激光比如532nm或者1064nm波长激光来进行。
金刚石的密度为cm3,折射率为在500纳米光波下,色散率为。
金刚石的化学性质金刚石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体,是指经过琢磨的金刚石。
金刚石是无色正八面体晶体,其成分为纯碳,由碳原子以四价键链接,为目前已知自然存在最硬物质。
由于金刚石中的C-C键很强,所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以金刚石硬度非常大,熔点在华氏6900度,金刚石在纯氧中燃点为720~800℃,在空气中为850~1000℃,而且不导电。
ond 别称：金刚钻化学式：C 绝对硬度：10000-2500 熔点：3550℃-4000℃1金刚石的化学式金刚石其中纯净的叫钻石的化学式C----4个C碳原子，空间结构为稳定的正三棱锥交替链接而成金刚石是原子晶体，一块金刚石是一个巨分子，N个C的聚合体。
只能用它的元素符号加注释来表示[C金刚石]。
钻石就是我们常说的金刚石，它是一种由碳元素组成的矿物。
金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。
还被作为很多精密仪器的部件。
金刚石与石墨同属于碳的单质。
是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。
20世纪50年代，美国以石墨为原料，在高温高压下成功制造出人造金刚石。
人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城），但是已经可以制成了金刚石薄膜。
金刚石的结构在地球上产出的多为正四面体，六面体与十二面体的等轴体的结构。
而在空间陨落的陨石金刚石体是一种立方体的六方晶系的六轴晶相，属六方晶系陨石金刚石。
金刚石简介
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石简介由纯碳(C)组成的等轴晶系矿物。
商品名称钻石。
常见晶形为八面体、菱形十二面体，其次是立方体和前两种单形的聚晶，晶面常弯曲。
与石墨同是碳元素的同质多象变体。
其晶体的原子结构为每个碳原子都与相邻的4 个距离相等的碳原子形成共价键。
这种紧密结合，密集牢固连结的晶体结构，使其与石墨大不相同，且具特殊的物理、光学特性。
莫氏硬度为10，是自然界已知的最硬的物质。
质纯者无色透明，一般略带淡黄、淡褐等色，偶见淡绿、红色、粉红、绿色、蓝色、紫色和黑色，有的可通过粒子轰击而改色。
具标准的金刚光泽，折光率高达2.40～2.48，在紫外线或X 射线照射下发天蓝色或紫色荧光。
比重3.47～3.56。
有的金刚石具有良好的半导体性，导热系数比铜高数倍。
透明色美的是贵重的宝石（钻石）的原料，因其具很高的硬度、辉度和火彩（具强色散性）在宝石中是无与伦比的，最受人们欢迎的宝石，其中透明无色或蓝色者价值最高。
评价钻石的主要依据是重量、颜色、洁净度和切工四大要素。
金刚石在自然界产出的特点之一是粒度细小，常见的多是重0.25 克拉（1 克拉等于0.2 克）以下的颗粒，大小1 克拉的钻石成品属于大钻，数量非常稀少。
钻石以无色极透明为上品。
世界有关国家均定有颜色等级系统，如中国分类法是以数字表示，85 色以上的金刚石才能琢磨为钻石，99～100 色则属于超特级。
关于钻石的洁净度，是依钻石在10 倍放大镜下观察是否存在瑕疵（杂质、解理等缺陷）及瑕疵程度为依据，划分为6 个等级。
至于钻石的切工亦十分讲究，需要充分利用宝石的自然条件，最大限度地展示钻石原料之美，尽量消除或掩蔽缺陷。
标准钻石型在一般情况下有58 个刻面。
除少量宝石级晶体外，金刚石一般用作精细研磨材料、高硬度切割工具、钻头、拉丝模、高温半导体和红外光谱仪部件等。
1960 年以来还大量生产了用作磨料的人造金刚。
磨料的种类
磨料的种类一、天然磨料自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料.常用的天然磨料有以下几种：1．金刚石金刚石是目前已知最硬的物质,其显微硬度为98.59Gpa.金刚石是碳的同素异型体,主要成份是碳,另外还含有0.02~4.8%的杂质,比重为 3.15~3.53g/cm3.其产地非常有限,不但价格昂贵,而且极为缺乏.金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等,脆性较大,易沿结晶面裂开,结晶越大抵抗外力的作用越强,金刚石的计量单位是克拉,1克拉=0.2g.天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面：（1）用于修整砂轮；（2）磨削和研磨难加工材料（如硬质合金、宝石、玻璃、石料等）.2．天然刚玉天然刚玉的主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa,比重为3.93~4.00g/cm3.自然界存在的天然刚玉主要有以下三种：（1）优质刚玉（俗称宝石）有蓝宝石（含钛）、红宝石（含铬）等；（2）普通刚玉,呈黑色或棕红色；（3）金刚砂,可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂,它是一种集合晶体,硬度较低.在上述三种天然刚玉中,第一种主要用于首饰,而后二种可以作为磨料,用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等.3．石榴石石榴石的晶形较好,显微硬度为13.33Gpa.属于石榴石的矿物种类很多,但适合于作磨料的仅有铁铝石榴石一种,其矿物组成这：3FeO.Al2O3.3SiO2,含量不低于85~90%.4.石英石英的化学成份为SiO2,常夹杂有Al2O3、Fe2O3、 CaO MgO Fe2O3等.显微硬度为8.04 Gpa,可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等.随着科学技术的发展,人造磨料的品种已达几十种之多,天然磨料由于自身的缺陷,已被越来越多的人造磨料所取代,目前除了天然金刚石、石榴石外,其它种类的天然磨料用量甚微.二、人造磨料人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类.现将各类磨料的简要制造方法、特性及磨削对象分别叙述如下.1．刚玉系列人造磨料属于刚玉系的人造磨料有棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、镨钕刚玉、黑刚玉及矾土烧结刚玉等.（1）棕刚玉（A）棕刚玉是以铝矾土、无烟煤和铁屑为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成.在冶炼过程中,无烟煤中的碳将矾土中的氧化硅、氧化铁和氧化钛等杂质还原成金属,为些金属结合在一起成为铁合金,由于其比重较刚玉熔液大而沉降至炉底与刚玉熔液分离.仅有少量的杂质夹杂在刚玉熔快中.棕刚玉的主要矿物成份为物理刚玉,三方晶系,少量的矿物杂质有：硅酸钙、钙斜长石、富铝红柱石（又称莫来石）、钛化物、玻璃体及少量铁合金等.棕刚玉的抗破碎能力较强,抗氧化、抗腐蚀,具有良好的化学稳定性,是一种用途广泛的磨料.适用于磨削抗张强度高的金属材料,如普通碳素钢、硬青铜、合金钢的细磨和精磨,磨加工螺纹和齿轮等,白刚玉还可用于精密铸造及高级耐火材料.（3）铬刚玉（PA）铬刚玉中由于引入Cr3+改善了磨料的韧性,其韧性较白刚玉高,而硬度与白刚玉相近,用于加工韧性较大的材料时,其加工效率比白刚玉高,并且工件表面的光洁度也较好,铬刚玉适应于加工韧性高的淬火钢、合金钢、精密量具及仪表零件等光洁度要求较高的工件.（4）微晶刚玉（MA）微晶刚玉所采用的原材料及冶炼方法与棕刚玉基本相同,在停炉后立即把熔液通过流放或倾倒的方法倒入枝模子内急速冷却（一般在30分钏以内）,因而得到微细结晶的集合体.微晶刚玉在冶炼过程中,杂质的还原程度较差,Al2O3含量为94~96%,晶体尺寸一般在80~300微米,晶体占57~85%,最大晶体尺寸不超过400~600微米.它具有强度高,韧性较大的特点.适用于重负荷磨削,可以磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢以及特种球墨铸铁等材料,由于磨粒在磨削过程中呈微刃破碎状态,也被用于精密磨削甚至镜面磨削.（5）单晶刚玉（SA）单晶刚玉是以矾土、无烟煤、铁屑和黄铁矿为原材料,在电弧炉内共熔,矾土中的氧化铁、二氧化硅和氧化钛先后被还原并组成铁合金从熔液中沉降至炉底.一小部分氧化铝与碳、硫化亚铁起复分解反应,生成少量的硫化铝填充在单晶颗粒之间,当熔块冷却后放入水中时,硫化铝被溶解,而被硫化铝隔开的单晶刚玉即可分散开成为自然粒度的磨料.单晶刚玉呈灰白色,其颗粒形状多为等积形,晶体内不含杂质,具有多棱角的切削刃,在同样的磨削力作用下,所形成的力矩小于其它磨料,因此它不易折碎,机械强度较高,单颗粒抗压强度为22~38kg,而棕刚玉仅为10~20kg.单晶刚玉由于有较高的硬度和韧性,所以切削能力较强,可用来加工工具钢、合金钢、不锈钢、高钡钢等韧性大、硬度高的难磨材料.(6)锆刚玉（ZA）锆刚玉是以铝氧粉和锆英石为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成,整个过程基本上是一个熔化再结晶的过程.它是一种由α——Al2O3,与ZrO2组成的共晶集合体,在冶炼过程中应尽可能使两种结晶相互交错构成微晶型晶体.锆刚玉适用于高速重负荷磨削,可荒磨铸铁、铸钢、合金钢和高速钢等,特别适合于钛合金、耐热合金、高钒钢、不锈钢的磨加工.（7）镨钕刚玉（NA）镨钕刚玉的制造工艺与白刚玉相似,其差异是在冶炼过程中加入约0.175%的镨钕富集物（氧化镨、氧化钕、氧化镧）.大量的磨削试验证明其磨削性能优于白刚玉,适用磨削不锈钢、高速钢、球磨铸铁、高锰铸钢及某些耐热合金等.（8）黑刚玉（BA）黑刚玉的冶炼方法与棕刚玉相同,是以三水铝矾土为原料,加少量还原剂,经溶炼而成,其耗电量约为棕刚玉的三分之二.呈黑色,主要化学成分：Al2O3不低于77%,SiO2含量为10~12%,Fe2O3含量为7~10%,TiO2约为3%,比重不小于3.61.黑刚玉具有很好的自锐性,磨削时发热量少,加工件的光洁度较好,适用于零件电镀前底面抛光,铝制品和不锈钢的抛光,也可用于抛光光学玻璃、加工木材等.由于它的亲水性好,可用在制造砂纸、砂布和树脂磨具,还可以作研磨膏和抛光粉.黑刚玉由于铁含量高,因而不宜用于制造陶瓷磨具.（9）矾土烧结刚玉矾土烧结刚玉是唯一不用电炉冶炼的刚玉,它是用优质熟矾土（Al2O3含量85%以上）经湿法球磨至3微米的微粒料浆（球磨时应加粘结剂）,再经压滤成型为各种几何形状的磨粒,在1500℃下烧结.矾土烧结刚玉的主要化学成份是：Al2O3（85~88%）、SiO2（3~4%）、TiO2（3.5~4.5%）、Fe2O3（5.6~6.5%）.它具有α——Al2O3微晶结构,韧性高,可承受较大的磨削压力而不至于破碎,并能切削较厚的金属层,横向进给可高达6mm以上.磨料的形状可制成各种柱形体,这是所有磨料中唯一的特例,适用于重负荷荒磨.2．碳化物系列人造磨料（1）碳化桂碳化硅是以石英、石油焦炭为主料,水粉、食盐为辅料按一定比例混匀后装入电阻炉内,通过高温冶炼而制成的人造磨料.碳化硅分黑绿两种：黑碳化硅呈黑色或蓝黑色,绿碳化硅呈绿色或蓝绿色.在制造过程中,生产绿色碳化硅的特点在于采用较纯的原材料,炉料中加入食盐,它可促进产品呈绿色.绿色碳化硅的纯度要高于黑色碳化硅.碳化硅不与任何酸起反应,但碱性氧化物的熔体能促使碳化硅的分解.黑色碳化硅与刚玉系人造磨料相比,硬度较高、脆性较大,适用于加工抗张强度较低的金属及非金属材料,如灰铸铁、黄铜、铅等有色金属,以及陶瓷、玻璃厂料等硬质脆性材料.绿色碳化硅与黑色碳化硅相比,其纯度、硬度、脆性稍大,适用于加工硬而脆的材料,如硬质合金、玻璃、玛瑙等,也广泛用于量具、刃具、模具的精磨及飞机、汽车、船舶等发动机气缸的珩磨.随着工业的发展和科学技术的进步,碳化硅的非磨削用途在不断扩大,在耐炎材料方面用于制作各种高级耐炎制品,如垫板、出铁槽、坩锅熔池等；在冶金工业上作为炼钢脱氧剂,可以节电,缩短冶炼时间,改善操作环境；在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件——硅碳棒.碳化硅的烧结制品可作固定电阻器,在工程上还可作防滑防腐蚀剂.碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用.（2）铈碳化硅（CC）铈碳化硅是在碳化硅的炉料内不加食盐而添加微量的氧化铈（CeO2）冶炼出来的,其外观和绿碳化硅相似,显微硬度为36.29Gpa.与绿碳化硅相比,其铈碳化硅的显微硬度、单颗粒抗压强度、韧性等均比绿碳化硅高.由于铈碳化硅的物理性能有所改弯,因此,其磨削效果也得到了一定的改善.试验证明磨钛合金时,铈碳化硅与绿碳化硅相比,切削效率提高近一倍,并且火花较小；磨铸铁时,当进刀量为0.01mm时,铈碳化硅的耐用度比绿碳化硅砂轮提高18.9%,磨削比提高9.6%,当进刀量为0.02mm时,其耐用度提高27.4%,磨削比提高74.1%.由此可见,用铈碳化硅磨削铸铁进刀量时,其效果比绿碳化硅提高的更显著.磨硬质合金的效果与绿碳化硅相近,磨削CO5Si M5Al 5F-6等难磨高速钢,其效果与单晶刚玉相似.（3）碳化硼（BC）碳化硼（B4C）是以硼酸（H3BO3）和炭素材料为原料,在电弧炉内经1700~2300℃的高温冶炼,由碳直接还原熔融的硼酐（B2O3）而制得.碳化硼是一种具有金属光泽的灰黑色粉末,是一种超硬材料.在空气中加热至500℃时,碳化硼开始氧化当温度达到800~900℃时,其氧化作用更为显著.碳化硼曾用来代替金刚石研磨硬质合金刀具.其烧结制品可以代替金刚石作为砂轮的修整工具,适用于精磨碳钨合金、碳钛合金、烧结刚玉、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料制品.（4）碳硅硼碳硅硼是以硼酸、石英砂、石墨为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成,呈灰黑色,其硬度次于氮化硼高于碳化硼,脆性大,适用于硬质合金、半导师体、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料的加工.3．超硬系列人造磨料（1）金刚石（JR）金刚石是以石黑为原料,以某些金属或合金为触媒,在高温（1000~2000℃）、高压（557~608Mpa）下,使石墨结构转变为金刚石结构而成.金刚石是已知的最硬物质,具有较高的抗压强度、良好的导热性、化学稳定性、耐磨性,以及较强的切削能力.金刚石可分为JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五个牌号,其特点和用途如下：1．JR1型：晶体多为针片状,晶面粗糙,用于制造树脂结合剂金刚石磨具,主要用于硬质合金、陶瓷、玻璃及难磨材料的精磨工序,加工效果好,表面光漫无边际度高,有时也用于半精磨,但不适于重负荷磨削.2．JR2型：晶体大部分为等积形,适于制造金属结合剂及陶瓷结合剂金刚石磨具.它可承受较大的负荷,用于粗磨、半精磨硬质合金及非金属材料,也可切割光学玻璃、宝石、高硬岩石等.3．JR3型：晶体较完整,晶面光滑,抗压强度高,用于制造金属结合剂地质钻头、修整工具和切割工具等.4．JR4型：晶体完整,抗压强度高于JR3,用于制造地质钻头、修整工具和切割工具等.5．JR5型：颗粒为浅黄或淡黄绿色,多为透明无杂质的完整八面晶体,强度高,适于制造切割锯片,钻头及修整工具等,用于加工硬脆非金属材料.（2）立方氮化硼立方氮化硼是以六方氮化硼为原料,减金属或碱土金属或它们的氮化物作触媒,在高压高温下转变为立方晶体的氮化硼.这一转变与石墨转变为金刚石相似.立方氮化硼是一种新型的超硬磨料,其硬度仅次于金刚石,而热稳定性、化学稳定性均优于金刚石,特别是对铁族金属的化学惰性好,不易与钢材起反应,磨既硬又韧的钢材时具有独特的优点,耐磨性比普通磨料高30~40倍,在加工高速钢、合金钢、耐热钢时,其工作能力在大超过金刚石磨具的工作能力.亦可作为磨加工硬质合金及非金属材料使用.。
金刚石熔点
金刚石是由二硅酸盐组成的硬度最高的矿物，具有抗折强度高，抗磨损性能好，耐腐蚀性能强，导电率低，光学性能优秀等特点。
金刚石的熔点在3500℃，属于极高温熔点，是大多数常见物质中熔点最高的，许多其他物质在金刚石的熔点附近都处于熔化状态。
金刚石的熔点这么高，具有重要的意义。
由于金刚石的熔点极高，在高温条件下它的
性能未受影响，可以用来制造高温下可用的部件，如高温电极，高温蒸汽室，热抗压件等，以及用于高温熔炼原料，例如铁、铜、锡等。
此外，金刚石还可以用来制作高温耐磨工具，如钻头、刀具、锯片等，用于高温高压条件下的加工。
金刚石的熔点极高，可以说是它独特的特性之一，是它在工业应用中受欢迎的重要原因。
因此，金刚石的熔点也成为了它被广泛应用的重要保证。
磨料的种类简介
磨料的种类磨料可以分为天然磨料和人造磨料两大类。
一、天然磨料自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。
常用的天然磨料有以下几种：1．金刚石金刚石是目前已知最硬的物质，其显微硬度为98.59Gpa。
金刚石是碳的同素异型体，主要成份是碳，另外还含有0.02~4.8%的杂质，比重为3.15~3.53g/cm3。
其产地非常有限，不但价格昂贵，而且极为缺乏。
金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性较大，易沿结晶面裂开，结晶越大抵抗外力的作用越强，金刚石的计量单位是克拉，1克拉=0.2g。
天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面：（1）用于修整砂轮；（2）磨削和研磨难加工材料（如硬质合金、宝石、玻璃、石料等）。
2．天然刚玉天然刚玉的主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa，比重为3.93~4.00g/cm3。
自然界存在的天然刚玉主要有以下三种：（1）优质刚玉（俗称宝石）有蓝宝石（含钛）、红宝石（含铬）等；（2）普通刚玉，呈黑色或棕红色；（3）金刚砂，可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂，它是一种集合晶体，硬度较低。
在上述三种天然刚玉中，第一种主要用于首饰，而后二种可以作为磨料，用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。
3．石榴石石榴石的晶形较好，显微硬度为13.33Gpa。
属于石榴石的矿物种类很多，但适合于作磨料的仅有铁铝石榴石一种，其矿物组成这：3FeO.Al2O3.3SiO2,含量不低于85~90%。
4。
石英石英的化学成份为SiO2，常夹杂有Al2O3、Fe2O3、 CaO MgO Fe2O3等。
显微硬度为8.04 Gpa，可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。
随着科学技术的发展，人造磨料的品种已达几十种之多，天然磨料由于自身的缺陷，已被越来越多的人造磨料所取代，目前除了天然金刚石、石榴石外，其它种类的天然磨料用量甚微。
二、人造磨料人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类。
常见金属矿物的鉴定特征
常见金属矿物的鉴定特征常见金属矿物的鉴定特征一、辉钼矿（MOS2）：1、化学成分：辉钼矿的化学成分常常是纯净的，其中MO 的含量约60%，S有40%。
2、晶体化学特点：辉钼矿内部为标准的层状构造。
其中S离子作双层排列，每一双层内排列――MO离子层，层内以强金属键连接，而双层之间以很弱的分子键相联系。
这一构造特点，就很容易理解下列辉钼矿的一系列特性。
3、鉴定特征：属元方晶系，晶体为六方板状，在?0001?面上有条纹。
铅灰色，条痕有亮灰色，在瓷板上为黄绿色，强金属光泽。
有一个极完全解理，薄片具有挠性，硬度极小，以手触之有滑感。
辉钼矿常容易和石墨相混，鉴定时特别小心，与石墨矿的区别是辉钼矿具有特别的条痕色和强烈的金属光泽。
4、产状：辉钼矿主要产于高温热液矿脉中，在伟晶岩中有时亦有少量分布。
5、用途及产地：辉钼矿是唯一的钼矿石，90%用来冶炼特种钢，其余则用于电气工业、颜料工业、无线电以及化学生产等部门。
主要产于东北锦西的杨家杖子，在矽卡岩中，该区辉钼矿是世界最大的钼矿床。
二、方铅矿族（PbS）：1、化学成分：Pb26.6%，S13.4%，方铅矿的成分中常常含有Ag（银）Cn（铜）En（锌）等杂质。
12、晶体化学特点：结晶构造为立方面正格子，离子排列在各个角顶和立方体晶面的中央。
因此方铅矿属等轴晶系，经常形成完好的立方体晶形。
3、鉴定特征：等轴晶系，常呈立方体晶形｛100｝，集合体常呈粒状块体出现，颜色为铅灰色，金属光泽，具有完全的立方体解理（三组互相垂直的解理）11｛100｝），硬度低（2-3）度，比重大（7.4-7.6），方铅矿的颜色、光泽、条痕与辉锑矿相似，可以晶形、解理比重区分之。
4、产状：方铅矿几乎全部都是由热液形成的，是热液矿床中最典型的金属矿物，常与闪锌矿紧密共生，故常有铅锌矿之称，另外亦与黄铜矿、黄铁矿共生。
5、用途及产地：方铅矿为最重要的铅矿石，世界上所有铅的来源几乎都是从本矿物中提炼出来的，有时方铅矿中含Ag，量多时亦可在提炼Pb的同时提炼银。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
金刚石矿物原料特点
更深的独立高温岩浆作用的产物。
金伯利岩是一种超浅成相、偏碱性超基性岩，具角砾状、块状构造、斑状构造或凝灰状构造，常含有某种标型矿物、钛矿物和深源捕虏体，不含长石。
岩体产于前寒武纪古老地台或地盾区，分布于大断裂构造的次级断裂中，呈岩管、岩脉、岩墙或岩床状沿断裂成群产出。
岩石主要由橄榄石、金云母等铁镁矿物组成，通常含数种特征矿物，如金刚石、含铬镁铝榴石、铬透辉石、铬尖晶石、镁钛铁矿、钙钛矿、锐钛矿、金红石、铌铁矿等，铌钽等稀土元素含量较一般超基性岩可高出数倍至数十倍。
岩石所含捕虏体中有深源岩石和矿物，如橄榄石、辉石类和透辉石矿物及二辉橄榄岩和斜辉橄榄岩等。
按橄榄石和金云母含量的不同，金伯利岩可分为橄榄石型金伯利岩（橄榄石含量＞50%）和金云母型金伯利岩（金云母含量＞50%）。
目前，世界已发现金伯利岩体上万个，其中含金刚石的占20%～30%，具工业价值的不足5%。
在具工业意义的含金刚石金伯利岩体中，呈岩管（筒）状产出的占90%，如南非、博茨瓦纳、扎伊尔、澳大利亚和中国等。
（二）钾镁煌斑岩钾镁煌斑岩又称橄榄金云火山岩，是一种超钾、富镁超基性火山岩。
岩体呈岩管、岩颈、岩墙状成群产出于地台边缘的断裂活动带中，具角砾状和块状构造。
角砾中含有深源捕虏体。
岩石具斑状或晶屑结构，主要矿物为橄榄石、金云母，以及斜方辉石、透辉石、铬尖晶石、白榴石、富钾镁闪石、红柱石、钾钙板锆石和磷灰石等。
化学成分中K2O 为3%～12%，MgO5%～29%，SiO240%左右。
据橄榄石和白榴石含量的多少，钾镁煌斑岩又可分为橄榄石钾镁煌斑岩（橄榄石含量大于20%～50%）和白榴石钾镁煌斑岩（白榴石含量不小于20%～50%）。
据报道，虽然世界很多地区已发现有钾镁煌斑岩产出，但含金刚石矿的不多，具工业价值的多为橄榄石钾镁煌斑岩。
目前，只有西澳大。