金剛石(shi)是(shi)我們(men)都非常熟(shu)悉的超硬材料，金剛石(shi)晶體(ti)有(you)多(duo)種不(bu)同(tong)(tong)(tong)的類(lei)型(xing)，每種類(lei)型(xing)都具(ju)有(you)不(bu)同(tong)(tong)(tong)的特性和(he)應用(yong)，在本文中，我們(men)將梳理一下金剛石(shi)晶體(ti)的不(bu)同(tong)(tong)(tong)類(lei)型(xing)及應用(yong)。

　　一、金剛石單晶

　　金(jin)剛(gang)石單晶是原(yuan)子排列規律相同，晶格位相一致的(de)(de)晶體(ti)，是金(jin)剛(gang)石晶體(ti)中最常見的(de)(de)類型，它(ta)具有(you)非常高的(de)(de)硬度(du)和(he)優異(yi)的(de)(de)熱導率(lv)等性能。

　　1.晶(jing)(jing)(jing)體(ti)結構(gou)：金剛(gang)石單(dan)晶(jing)(jing)(jing)是由具有飽(bao)和(he)性和(he)方向性的(de)(de)(de)共價(jia)鍵(jian)結合起來的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)，結晶(jing)(jing)(jing)體(ti)內部的(de)(de)(de)微粒在三維(wei)空(kong)間(jian)呈(cheng)有規(gui)律地(di)、同期性地(di)排列，或(huo)者說晶(jing)(jing)(jing)體(ti)的(de)(de)(de)整體(ti)在三維(wei)方向上由同一空(kong)間(jian)格子構(gou)成，整個晶(jing)(jing)(jing)體(ti)中質(zhi)點在空(kong)間(jian)的(de)(de)(de)排列為長程有序。晶(jing)(jing)(jing)體(ti)結構(gou)均勻、完整，具有均勻的(de)(de)(de)化學(xue)、熱(re)力學(xue)性質(zhi)。

　　2.制(zhi)造方(fang)法：在熱力學穩定的(de)高(gao)溫高(gao)壓(ya)及觸媒參與的(de)條(tiao)件下(xia)合成(cheng)，國內基本都采(cai)用(yong)六(liu)面頂壓(ya)機合成(cheng)。

　　3.物理性(xing)(xing)質：金剛石單(dan)晶硬度大、抗磨(mo)損性(xing)(xing)能(neng)好(hao)，具有良好(hao)的導熱性(xing)(xing)能(neng)和耐高溫性(xing)(xing)能(neng)，能(neng)夠在(zai)高溫高壓(ya)環境下保持穩定的物理和化(hua)學性(xing)(xing)質。

　　4.切割性(xing)能：金剛石(shi)單(dan)晶可用于切削工具、磨料(liao)、高壓電極及高效光學器件(jian)等領域。

　　二、金剛石多晶

　　金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)多晶(jing)是由很多具有相(xiang)同排列方式但位向(xiang)不(bu)一(yi)致(zhi)的小(xiao)晶(jing)粒(li)組(zu)成。多晶(jing)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)最(zui)初的生產發(fa)明是由美國(guo)的杜(du)邦公司發(fa)明的。

　　1.晶粒(li)(li)結構(gou)：多(duo)(duo)晶金(jin)剛石是由眾多(duo)(duo)細小(xiao)的納(na)米級(ji)小(xiao)顆粒(li)(li)聚集(ji)而成(cheng)，經過提(ti)純分級(ji)等后續處理得(de)到不(bu)(bu)同粒(li)(li)度范圍的多(duo)(duo)晶金(jin)剛石微粉，粒(li)(li)度一般不(bu)(bu)超過10微米。晶體(ti)結構(gou)不(bu)(bu)均勻，缺陷嚴重、脆弱(ruo)，具有尖(jian)銳(rui)棱角(jiao)的不(bu)(bu)規則(ze)外形。結構(gou)與天然的Carbonado極為相(xiang)似。通過不(bu)(bu)飽(bao)和(he)鍵結合而成(cheng)，具有很(hen)好(hao)的韌性。

　　2.制造(zao)方(fang)法：金剛(gang)石(shi)多晶(jing)（微粉）是利(li)用獨特的爆破法由(you)石(shi)墨制得，高(gao)(gao)爆速(su)炸藥定向爆破的沖擊波(bo)產生高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓，金屬飛片加速(su)飛行撞擊石(shi)墨片從而導致石(shi)墨轉化為多晶(jing)金剛(gang)石(shi)。一般只(zhi)有(you)幾微秒(miao)的瞬間(jian)，產品多是5~20納(na)米的細小多晶(jing)體。

　　3.物理性質(zhi)：金(jin)剛石多晶硬度(du)不如單晶高，但仍(reng)具有(you)優異的耐磨性能(neng)和(he)導(dao)熱性能(neng)，能(neng)夠在高溫高壓環境下保持(chi)一(yi)定(ding)(ding)穩定(ding)(ding)性。

　　4.磨(mo)(mo)(mo)(mo)削性能：金(jin)剛(gang)石多(duo)晶(jing)(jing)的切割性能不(bu)如(ru)單(dan)晶(jing)(jing)，但具(ju)(ju)有(you)獨特的韌性和(he)自銳性，多(duo)晶(jing)(jing)金(jin)剛(gang)石具(ju)(ju)有(you)更多(duo)的晶(jing)(jing)棱和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削面(mian)，在(zai)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削過(guo)程中(zhong)每條晶(jing)(jing)棱都具(ju)(ju)有(you)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削力，并且粗(cu)顆(ke)粒(li)在(zai)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削過(guo)程中(zhong)會破碎脫落成(cheng)(cheng)更小(xiao)的顆(ke)粒(li)，這樣既可以保持持續的磨(mo)(mo)(mo)(mo)削力，又避免尖銳棱角對工(gong)(gong)件表面(mian)造成(cheng)(cheng)劃傷，既保證了樣品(pin)表面(mian)的磨(mo)(mo)(mo)(mo)拋質量，又提高了研磨(mo)(mo)(mo)(mo)切削效率(lv)。與單(dan)晶(jing)(jing)金(jin)剛(gang)石比起(qi)來，更適合(he)用來研磨(mo)(mo)(mo)(mo)表面(mian)由不(bu)同硬度材料(liao)構成(cheng)(cheng)的工(gong)(gong)件。

　　因此，多晶金剛石多用于以下(xia)應(ying)用：

　　作為精密(mi)磨料，多晶金剛石用(yong)于藍寶石、磁頭、硬盤、硬質(zhi)玻璃和(he)(he)晶體、陶(tao)瓷以及硬質(zhi)合金的超精密(mi)研磨和(he)(he)拋光(guang)，如用(yong)于LED藍寶石的減(jian)薄。

　　作為(wei)鍍(du)(du)膜添加劑(ji)，多晶(jing)金(jin)剛石用(yong)于金(jin)屬模具(ju)、工具(ju)、部件等的鍍(du)(du)膜，能夠大大提高表(biao)面(mian)耐磨性(xing)、表(biao)面(mian)硬度、延(yan)長使用(yong)壽命。

　　用(yong)(yong)于研磨，多晶(jing)金剛(gang)石一般(ban)可配制成研磨液來使(shi)用(yong)(yong)。

　　多晶金剛石也(ye)可(ke)制(zhi)作(zuo)刀具，切(qie)割(ge)時不容易產生崩裂。

　　三、金剛石類多晶

　　由于多晶(jing)(jing)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)有很大的(de)市場需求，就衍生(sheng)了類(lei)(lei)多晶(jing)(jing)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)產(chan)品。類(lei)(lei)多晶(jing)(jing)，也就是使用(yong)單晶(jing)(jing)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)做原材料(liao)，經(jing)過表(biao)面刻蝕處理形成蜂窩(wo)孔洞結構(gou)，以(yi)此達到類(lei)(lei)似(si)多晶(jing)(jing)金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)的(de)磨拋效果，所以(yi)叫做“類(lei)(lei)多晶(jing)(jing)”金剛(gang)(gang)(gang)石(shi)(shi)。

　　類多(duo)(duo)晶(jing)金(jin)剛(gang)石(shi)微粉，是介于(yu)單(dan)晶(jing)金(jin)剛(gang)石(shi)和多(duo)(duo)晶(jing)金(jin)剛(gang)石(shi)之間(jian)的新型(xing)磨(mo)料(liao)。由單(dan)晶(jing)金(jin)剛(gang)石(shi)微粉采用特殊工藝加工制成。

　　四、金剛石聚晶

　　人造(zao)金剛(gang)石(shi)聚(ju)晶(jing)是一(yi)種把金剛(gang)石(shi)與(yu)結合劑在高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)壓條件(jian)下燒結而成的(de)(de)金剛(gang)石(shi)聚(ju)合物，它具有極高(gao)(gao)的(de)(de)耐熱性和很高(gao)(gao)的(de)(de)熱穩定(ding)性。廣(guang)泛(fan)應(ying)用于(yu)制造(zao)石(shi)油，地質鉆頭(tou)，鉆石(shi)加工和機械(xie)加工工具等(deng)。

　　五、小結

　　這幾種晶(jing)體可(ke)從以下幾方面簡單區(qu)別：

　　1.生(sheng)產方法上：單晶金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)是石(shi)墨和(he)觸媒經六面頂壓機合成；多晶金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)是經過(guo)爆炸法合成；制(zhi)備(bei)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)多晶相對簡(jian)單，成本低(di)，廣泛(fan)應用于砂輪、磨料等(deng)領域。聚晶金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)是把單晶金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)與結合劑在高(gao)溫高(gao)壓下燒(shao)結而成的金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)聚合物。

　　2.從(cong)微觀結構(gou)上看(kan)：在(zai)金剛(gang)石(shi)的(de)生長(chang)(chang)過程中(zhong)會出現很(hen)多種(zhong)晶(jing)面，如（100）、（110）、（111）面，若單獨(du)按(an)照某個晶(jing)面規律的(de)外延生長(chang)(chang)，就形成單晶(jing)的(de)，若是(shi)混合生長(chang)(chang)的(de)就是(shi)多晶(jing)。

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