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工业金刚石机械等方面的性质
 2012-2-24 15:17:12   来源:本站   浏览量:

硬度:金刚石的硬度在旧莫氏标度上为 10 级,在新莫氏标度上是 15 级,努普硬度是 90Gpa 。在任何一种标度上,金刚石都是最硬的物质。金刚石单晶呈现各向异性的特点,不同晶面上硬度不同,各晶面硬度顺序与面网密度的顺序一致,即( 111 & 110 & 100 )。利用金刚石单晶的各向异性,在使用的时候定向排列,可使金刚石钻头或滚轮的耐磨性提高 50 100 %。

解理与脆性:金刚石虽然很硬,但是很脆,容易发生八面体解理,这与各面网之间的距离有关。金刚石发生解理的顺序为:( 111 & 110 & 100 ),即( 111 )面最容易发生解理。金刚石的脆性还与晶体的完整程度有关。晶体缺陷会产生很大的内应力,甚至会引起自然劈裂;而完整的晶体有较高的韧性,劈裂所需的应力相比之下要大得多。抗冲击韧性是表征金刚石质量好坏的重要指标之一,可以利用专门的仪器进行测定。通过取一定量试样,在一定条件下作冲击实验,然后过筛,测量保持原有粒度的百分数,即可间接表示试样的韧性。

强度:金刚石不仅硬度极高,也是目前已知的强度最高的材料,因此对它进行测量比较困难,测量结果出入也比较大。各种晶形金刚石由于生产工艺、技术等方面的区别,强度也因此各不相同,可相差 2 4 倍。金刚石的强度受它所包含的包裹体、杂质结晶缺陷的影响很大。小的金刚石颗粒往往比大颗粒显示出更大的强度,存在一个尺寸效应。

金刚石其他方面的性质:金刚石的熔点约为 3700 摄氏度,导热率居所有已知材料之首,且受温度影响,并受杂质含量支配。除此之外金刚石还由于它的许多其他性质而备受关注,比如不损害生物体,与其他材料之间滑动摩擦系数小,具有很宽的光传输带等。

附:
金刚石,碳,硬度为10 (旧莫氏)是碳元素构成,但并不代表碳元素是最硬的物质,这与其结构有关,如同是碳元素构成的平行网状结构的石墨就很软(即硬度低)。在物理学界,以金刚石(即钻石)的硬度为最高标准-10,硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
1.布氏硬度(HB)
以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)
2.洛氏硬度(HR)
HB&450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.593.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的标度来表示:
HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)
HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)
HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)
3 维氏硬度(HV)
120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度HV(kgf/mm2)