金剛石的機械力學性質
金剛石是迄今地球上最硬的物質,由于金剛石中的C-C鍵很強,所以金剛石硬度大,在莫氏硬度中,以10種礦物為基準來確定1-10的硬度值,金剛石的莫氏硬度為10,如表所示。正因為金剛石硬度大,所以可以用來做玻璃刀。金剛石的硬度是各向異性的,不同晶面和不同方向上的硬度不同。金剛石的硬度以{100} < {110}<{111}的順序變化。就是在{111}面內也因方向不同而帶有各向異性。
金剛石與幾種硬質材料的比較:
材料 |
莫氏硬度 |
努普硬度/GPa |
顯微硬度/GPa |
金剛石 |
10 |
60-102 |
80-120 |
CBN |
9.8 |
44.1 |
75-90 |
SiC |
|
24.3 |
|
剛玉(a-Al2O3) |
9 |
16-20 |
20.6 |
石英(SiO2) |
7 |
8.2 |
11.2 |
金剛石的化學性質
金剛石的化學成分是碳,雜質主要有石墨,氮,硼,硅等非金屬元素,以及觸媒元素如鐵,鈷,鎳,錳等。金剛石由于是強共價鍵結合,以及碳原子的特性,因而在常溫下的化學性質非常穩定,耐酸堿及其他化學藥品的腐蝕。因此可充分利用此性質來進行人造金剛石的提純。也可以利用強酸腐蝕鑲有金剛石的舊鉆頭,舊工具,使金剛石從胎體上脫落下來加以回收,而無損于金剛石的質量。
金剛石的電學性質
純凈的不含雜質的金剛石是絕緣體,室溫下的電阻率在1016??cm以上,只有摻入少量硼或磷雜質后,才顯示出半導體特性。介電常數為5.6,金剛石的禁帶寬度5.5eV,在紫外線輻照下出現光導電性。組成金剛石晶體的C元素同其它半導體材料Si,Ge同屬于元素周期表的Ⅳ族,它們都是以相同的價電子以工見見組合而構成晶體。同Si,Ge一樣,金剛石具有優良的半導體性質。
金剛石的光學性質
人造金剛石由于合成過程中所用觸媒成分的不同以及生成溫度,壓力,包裹體等因素的影響,而有淡黃,黃綠,綠,灰黑,黑色等多種顏色,多為半透明至透明。一般以顏色淺,透明度高的質量好。金剛石具有很高的折色率,其折射率為2.40-2.48 。對于波長589.3nm的光,其折色率為2.417 。金剛石具有強的散光性,色散系數為0.063 。這就是作為寶石的金剛石晶瑩發亮的主要原因。金剛石晶體在不同射線輻照下能發出各種顏色的光。
材料 |
折色率 |
色散值 |
金剛石 |
2.42 |
0.063 |
剛玉 |
1.76-1.77 |
0.019 |
黃玉 |
1.61-1.62 |
0.014 |
不同射線下金剛石的發光性能
陰陽極射線極射線 |
X射線 |
紫外線 |
|||
顏色 |
亮度 |
顏色 |
亮度 |
顏色 |
亮度 |
綠色 天藍色 藍色 |
鮮明 極鮮明 鮮明 |
天藍色 |
微弱 |
天藍色 紫色 黃綠色 |
中等 中等 |
頂部