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          怎樣才能人工合成金剛石?

          發布時間:2019-03-08

          1976年6月30日,我國試制成功人造金剛石。今天,我們就來談談,怎樣才能人工合成金剛石!
           
          怎樣才能人工合成金剛石?
           
          在自然界里金剛石是很稀少的,更不用說是大顆粒的金剛石了,因此世界各國都把發現特大金剛石(100克拉左右,1克拉折合0.2克),當作“奇寶”載入史冊。

          不久前我國山東省臨沭縣發現的“常林鉆石”,稱得上是世界上罕見的特大金剛石之一。由于金剛石具有極強的折光性質,所以它在日光下看上去,真是五光十色,光彩奪目,再加上金剛石很硬、很稀少,所以十分珍貴,人們很早就把它作為裝飾的珍品。

           
          19世紀初,意大利佛羅倫薩科學院的幾個院士打算用放大鏡對金剛石的折光性質進行研究,當聚焦后的太陽光照到它的上面時,突然冒出一縷青煙,金剛石立刻化為烏有了。

          后來才弄明白:堅硬無比的金剛石與細滑柔軟的石墨原來是一家人,它們都是由碳原子構成的,不過原子之間的排列方式不同罷了。

           
          天然金剛石既然是碳元素在地殼內部的高溫條件下,受到極髙壓力而變成的,那么,能不能人為地創造高溫髙壓的條件,把便宜的石墨變成昂貴的金剛石呢?

          人們開始了實驗,可是要同時獲得很高的溫度和很高的壓力,卻是一件十分困難的事,所以在幾十年的時間里,試驗一直沒有成功。到了1954年終于合成出了人造金剛石,后來很快就在工業上大量生產了。

          ‘人造金剛石和天然金剛石一樣,具有許多有用的特性,譬如金剛石是赫赫有名的硬骨頭,它在已發現的礦物中可算是硬度的“絕對冠軍”了,如果把鑲嵌有金剛石的鉆頭來鉆探地下寶藏,不但經久耐用,而且鉆探速度比普通合金鉆頭高幾倍;用它做成的拉絲模,可以用來拉出比蜘蛛絲還細的鎢絲、鉬絲等金屬絲,拉出的絲的表面很光滑,一個金剛石拉絲模,抵得上250個硬質合金拉絲模的壽命。

          金剛石的用途還多著哩,靠開采自然界里埋藏的金剛石根本不能滿足要求,所以許多國家都在發展人造金剛石的工業生產。

           
          怎樣才能人工合成金剛石?

          目前,人造金剛石的合成方法大致可分為三種:第一種是靜壓法,它是把石墨原料和金屬裝在一個腔體內,放在上萬噸的大壓機里,通電加壓合成的。因為石墨要在很高的溫度和壓力碳原子才能重新“排隊”,轉變成金剛石。如果在石墨里加一點其他金屬,如鐵、鎳等作為“熔劑”,就能幫助碳原子重新“排隊”,這樣在5萬?10萬個標準大氣壓、1200?1300℃下,石墨就變成了金剛石。

          第二種是爆炸法,在石墨中加入硝化甘油等炸藥,放在密封容器中,通電使炸藥爆炸,產生高溫高壓,使石墨變成金剛石;

          第三種方法叫做晶種法,就是在石墨里預先加入一顆小金剛石晶體作為“種子”,在高溫高壓下,使石墨粉或金剛石粉熔化,然后在晶種上逐漸長大。根據金剛石晶體顆粒的大小,一般把它分成三個等級:顆粒小的叫做磨料級;大顆粒的叫做寶石級;介于兩者之間的叫做鉆頭級。爆炸法得到的是磨料級的金剛石;晶種法可獲得寶石級大顆粒金石,人們用這種方法已得到了5毫米大的金剛石。

          當前世界各國工業生產中主要采用的方法是靜壓法,得到的金剛石絕大多數是屬于磨料級的,粒度在0.1?1毫米。
          杰威克新材料

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