金刚石有哪些特征

金刚石矿物晶体构造属等轴晶系同极键四面体型构造.碳原子位于四面体的角顶及中心,具有高度的对称性.单位晶胞中碳原子间以同极键相连结,距离为1.54?(10-10m）.常见晶形有八面体、菱形十二面体、立方体、四面体和六八面体等. 金刚石的硬度是刚玉的4倍,石英的8倍.详细绝对硬度如下：金刚石10000-2500刚玉2500-2100石英1550-1200. 矿物性脆,贝壳状或参差状断口,在不大的冲击力下会沿晶体解理面裂开,具有平行八面体的中等或完全解理,平行十二面体的不完全解理.矿物质纯,密度一般为3 470-3 560kg/m3. 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；在阴极射线、X射线和紫外线下,会发出不同的绿色、天蓝、紫色、黄绿色等色的荧光；在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光；金刚光泽,少数油脂或金属光泽,高折射率,一般为2.40-2.48. 金刚石的热导率一般为136.16w/（m·k）,其中Ⅱa型金刚石热导率极高,在液氮温度下为铜的25倍,并随温度的升高而急剧下降,如在室温时为铜的5倍；比热容随温度上升而增加,如在-106℃时为399.84J/（kg·k）,107℃时为472.27J/（kg·k）；热膨胀系数极小,随温度上升 金刚石

而增高,如在-38.8℃时为0,0℃时为5.6×10-7；在纯氧中燃点为720～800℃,在空气中为850-1 000℃,在绝氧下2 000-3 000℃转变为石墨. 金刚石化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性,高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用,只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中,或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时,表面会稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀. 金刚石还具有非磁性、不良导电性、亲油疏水性和摩擦生电性等.唯Ⅱb型金刚石具良好的半导体性能.根据金刚石的氮杂质含量和热、电、光学性质的差异,可将金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两类,并进一步细分为Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb四个亚类.Ⅰ型金刚石,特别是Ⅰa亚型,为常见的普通金刚石,约占天然金刚石总量的98%.Ⅰ型金刚石均含有一定数量的氮,具有较好的导热性、不良导电性和较好的晶形.Ⅱ型金刚石极为罕见,含极少或几乎不含氮,具良好的导热性和曲面晶体的特点.Ⅱb亚型金刚石具半导电性.由于Ⅱ型金刚石的性能优异,因此多用于空间技术和尖端工业.

金刚石是纯净物，金刚石俗称"金刚钻"。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是碳元素的同素异形体。

金刚石的物性数据

1. 形状：正八面体晶体

2. 密度（g/mLat 25°C）：3.5

3. 熔点（ºC）：3550°C-4000°C

4.绝对硬度：10000-2500

金刚石的性质

(1)化学成分：C。常含有Cr、Mn、Ti、Mg、Al、Ca、Si、N、B等。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)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。

(6)偏光性：绝大多数金刚石在偏光下显示非均性，金刚石属等轴晶系矿物，理论上应为均质性，但由金刚石形成于压力变化的地质体中，由于应力作用使金刚石晶体内结构产生局部错位，因而显示不均匀的非均质性，表现在消光上的不一致性，干涉色很低的一级灰色，极少数还可测得一轴晶干涉图像。

(7)折射率(N)：2.4493(λ436μm)、2.4354(λ486μm)、2.4237(λ546μm)、2.4176(λ589μm)、2.4103(λ656μm)。

(8)反射率(R)：油浸下5.308%，空气中17.29%。

(9)亲油疏水性：金刚石是一种亲油疏水性矿物，在晶体表面擦上油质后可见晕色，在晶面上滴上油珠立即扩散，而滴上水珠则不扩散，因此在选矿中利用油选可将金刚石分离出来。

(10)电磁性：金刚石为无磁性重部分矿物(p>2.9)因此在选矿中不能采用电磁选(中磁性、弱磁性)方法。

(11)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。

(12)刚度、强度：金刚石具有极大的d性模量，是自然界最高的磨削材料，d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。

(13)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。

(14)发光性：在X射线下金刚石产生天蓝色、浅绿色荧光，在长波、短波紫外线下产生浅黄、天蓝荧光，但有相当一部分不发光。有的在日光下曝晒后发浅蓝色磷光。阴极射线下显蓝、绿荧光。

(15)光泽：属标准金刚光泽，由于熔蚀作用及毛玻璃蚀象等可出现油脂光泽或光泽减弱。

(16)色散：金刚石色散为0.044。在自然光的照射下，具备一定的入射角度在钻石表面产生分解的光谱色，俗称火彩(影响钻石火彩强弱还与体色、净度、刻面角度等有关)。

(17)热导性：金刚石热导性好，热导率高达669.89~2009.66W/(m•℃)，其中Ⅱ型(Ⅱa)金刚石热导性极好，在液氮温度下为铜的2.5倍，在室温下为铜的5倍。

(18)热膨胀：热膨胀系数小。

(19)解理：|111|中等，|110|不完全。

(20)断口：见壳状。

(21)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。

金刚石的用途

1、制造树脂结合剂磨具或研磨用等。

2、制造金属结合剂磨具、陶瓷结合剂磨具或研磨用等。

3、制造一般地层地质钻探钻头、半导体及非金属材料切割加工工具等。

4、制造硬地层地质钻头、修正工具及非金属硬脆性材料加工工具等。

5、树脂、陶瓷结合剂磨具或研磨等。

6、金属结合剂磨具、电镀制品。钻探工具或研磨等。

7、锯切、钻探及修正工具等。

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