单晶 金刚石 的特点是硬度和耐磨性,金刚石是由具有饱和性和方向性的 共价键 结合起来的 晶体 ,因此它具有极高的硬度和耐磨性,是目前所知自然界中最硬的物质。
单晶金刚石介绍
中文名称:单晶金刚石
溴化铒 :monocrystalline diamond
应用学科: 机械工程 (一级学科); 磨料磨具 (二级学科); 磨料 (三级学科)
金刚石的形态可分为单晶体,连生体和聚晶体。单晶体可进一步分为 立方体 , 八面体 , 菱形十二面体 。下图为 人造金刚石 的晶体形态,其中以六-八面体形态最为常见。人造金刚石单晶体呈平面状,具有明显的晶棱和顶角。
单晶金刚石的制造工艺
静压触媒法
是指在 金刚石 热力学 稳定的条件下,在恒定的超高压高温和触媒参与的条件下合成金刚石的方法。
动压法
动压法主要是爆炸法,爆炸法压力温度条件与不用触媒的静压法相似(压力一般在20Gpa以上),但产生高温高压的方法不同,不是用 压机 ,而是用炸药。
亚稳态生长法
亚 稳态 生长法是在金刚石亚稳态的压力温度条件下的生长方法。这种方法不需要高压,往往是在常压或 负压 (真空)下进行。
单晶金刚石的应用领域
机械加工业
金刚石 磨具 是磨削 钨钢 的特效工具。刃磨硬质合金 车刀 时,每磨除1g金属需要消耗GC 磨料 4-15g,而 金刚石 仅消耗2-4mg。
电子电器工业
硬而脆的贵重 半导体材料 ,如硅,锗, 砷化镓 等,欲制成小片状的 半导体器件 ,需要切割和研磨加工。目前最合适的方法使用金刚石切割 锯片 加工。用 金刚石研磨膏 抛光半导体材料,不仅效率高,而且可以达到最高一级表面粗糙度Ra0.006um。
光学玻璃和宝石加工业
以前利用 碳化硅 加工光学玻璃,效率低,劳动条件差。现在已经全部采用金刚石 磨具 加工,包括下料、套料、切割、磨边以及凸、凹 曲面 的精磨。
钻探和开采工业
在石油、煤炭、冶金、地质勘探等钻探和开采方面,广泛使用 金刚石 钻头。