您好 欢迎来到超硬材料网  | 免费注册
远发信息:磨料磨具行业的一站式媒体平台磨料磨具行业的一站式媒体平台
手机资讯手机资讯
官方微信官方微信

郑州千磨谈:人造金刚石的晶体结构以及其与天然金刚石存在的差异

关键词 金刚石|2023-04-23 09:22:06|技术信息|来源 超硬材料与磨料磨具
摘要 1、天然金刚石和人造金刚石有何差异?天然金刚石和人造金刚石的主要区别有下列5点。(1)溶剂不同:天然金刚石是从硅酸盐熔体中生长的,其中碳的溶解度较低,而人造金刚石则是从金属熔体中长...

微信截图_20230423091852.png

       1、天然金刚石和人造金刚石有何差异?

       天然金刚石和人造金刚石的主要区别有下列5点。

       (1)溶剂不同:天然金刚石是从硅酸盐熔体中生长的,其中碳的溶解度较低,而人造金刚石则是从金属熔体中长出来的,其中碳的溶解度比硅酸盐高得多;

       (2)天然金刚石的生长温度(估计1000~1300℃)比人造金刚石(1400℃以上)低;

       (3)人造金刚石生长时的过饱和度高于天然金刚石,因而无论如何都可以预测人造金刚石表面是较粗糙的,然而,实际所观察到的人造金刚石都显示出有一个光滑表面;

       (4)在人造金刚石晶体上观察到的生长螺线与天然金刚石上观察到的螺线不同,人造金刚石{100}面上的生长螺线是平行{111}的矩形,具有不平坦台阶,其高度通常超过几十纳米;

       (5)天然金刚石与人造金刚石之间的形态差异,以及理论预见的晶体形态与实际观察之间的差异,很可能是由于生长单元的大小不同所造成的。

       2、天然金刚石产品质量标准有哪些?

       金刚石作为装饰品是根据瑕疵杂质大小、多少、颜色等方面情况,来划分钻石的等级。作为工业用的金刚石可根据其杂质含量进行分类,亚类的划分主要依据杂质氮含量的差异。详见下表:

微信截图_20230423091905.png

I型和Ⅱ型金刚石

       3、何谓金刚石的解理面?

       晶体受力后最易分裂的面叫解理面。金刚石最好的解理面是与八面体面一致的面(见下图)。其次较常见到的解理面是与菱形十二面体面相一致的面。

微信截图_20230423092032.png

       金刚石沿(111)面网分裂(a)八面体; (b)八面体(111)面网解理面;

       4、金刚石的晶形是如何定义的?

       金刚石晶形可按外形分为:完整晶形、等积形、非等积形、连晶、聚晶等几种晶体形态。具体含义分述如下:

       (1)凡属下列情况的属完整晶形:①晶面、晶棱清晰,晶体生长饱满;②没有两个以上孪生或共生晶体;③允许有四分之一的缺角和晶面上有四分之一的蚀坑。这种晶体的金刚石晶形好、强度高、耐冲击,是最理想的切磨材料。

       (2)等积形:晶体长轴与短轴之比不超过1.5:1的为等积形。此类金刚石的质量不如完整晶体金刚石,其强度较低,但形状尚好。目前,在人造金刚石中此种类型占很大比例。

       (3)非等积形:晶体长轴与短轴之比超过1.5:1者为非等积形。此类金刚石质量差,形状不好,强度很低。

       (4)连晶:凡有两个以上共同晶面或晶棱的晶体及若干非完整晶体连生者为连晶。在使用时应将连晶破碎为单晶。

       (5)聚晶:许多微小的晶体无规则地聚合丛生称为聚晶体。此类金刚石质量差,抗压强度很低。

       5、人造金刚石的晶体结构是怎样的?

       人造金刚石是由石墨在超高温高压的条件下转变而得的,其组成元素为碳原子和少量杂质。金刚石是碳的一种结晶形态。当碳原子构成金刚石时,碳原子以4个等同的sp3杂化轨道相互成键,成为一个正四面体的结构,如下图所示。由sp3杂化轨道所形成的正四面体结构,既可以存在于立方晶系中,也可以存在于密排六方晶系中,所以金刚石具有立方金刚石和六方金刚石两种不同的晶体结构,常见的单晶体形态有六面体、八面体和菱形十二面体。

微信截图_20230423092106.png

人造金刚石的晶体结构

参考资料:

1、郑州千磨官网

2、超硬材料综合网

3、磨料磨具网

 

① 凡本网注明"来源:超硬材料网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:超硬材料网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。

② 凡本网注明"来源:XXX(非超硬材料网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。

※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

西电郝跃院士、张进成教授团队揭示(110)晶面单晶金...

金刚石作为超宽禁带半导体的典型代表,因其超宽禁带、高击穿场强、高载流子迁移率及出色的热导率等特性,成为高频、大功率、高温及抗辐射器件的理想材料。其中,(...

日期 2025-06-09   超硬新闻

盐城金德瑞取得装配式金刚石钻头专利,实现刀翼便捷安装...

金融界2025年6月7日消息,国家知识产权局信息显示,盐城金德瑞工具科技有限公司取得一项名为“一种装配式金刚石钻头”的专利,授权公告号CN222949790U,申请日期为2024年...

日期 2025-06-09   行业专利

宁波晶钻科技取得用于金刚石生长的衬底专利,拼接缝小的...

金融界2025年6月7日消息,国家知识产权局信息显示,宁波晶钻科技股份有限公司取得一项名为“一种用于金刚石生长的衬底”的专利,授权公告号CN222948520U,申请日期为2024...

日期 2025-06-09   行业专利

金刚石,又有重要进展

近日,吉林大学物理学院黄晓丽教授与吉林大学唐敖庆讲座教授、宁波大学崔田教授等人在基于金刚石对顶砧装置的压力加载技术方面取得重要进展,在国内首次突破500...

日期 2025-06-06   超硬新闻

宁波材料所金刚石/液态金属‘三明治’热界面材料破解高...

随着AI算力芯片、第三代半导体高频器件及国防装备向高集成化、小型化方向加速迭代,其热流密度已突破1000W/cm²,传统散热技术难以应对高热流密度挑战。...

日期 2025-06-06   超硬新闻

金刚石衬底:为5G和卫星通信打造“不发烧”的氮化镓芯...

近日,住友电气工业株式会社(以下简称“住友电工”)与大阪公立大学(以下简称“OMU”)在日本科学技术振兴机构(JST)的联合研究项目中取得了一项突破性成...

日期 2025-06-05   超硬新闻

总投资2.65亿元!又一金刚石半导体项目正式落户

6月4日,乌鲁木齐甘泉堡经济技术开发区(工业区)(以下简称“甘泉堡经开区”)与南京储芯电子科技有限公司、福建大卓控股有限公司正式签署协议,标志着总投资2.65亿元的第四代金刚石半导...

日期 2025-06-05   超硬新闻

日本,发售金刚石晶圆

近日,日本EDP公司正式宣布开始发售1英寸金刚石单晶晶圆产品(直径25mm,厚度0.05~1mm),在高性能半导体材料商业化进程中迈出了关键一步。该晶圆...

日期 2025-06-04   超硬新闻

2英寸多晶金刚石衬底GaN HEMT问世,通信核心器...

日本住友电气工业株式会社(SEI)和大阪公立大学(OMU)在与日本科学技术振兴机构(JST)的联合研究项目中,在2英寸多晶金刚石(PCD)衬底上制造了氮...

日期 2025-06-04   超硬新闻

西安英特斯克申请金刚石晶体拼接修复方法专利 能够得到...

金融界2025年6月2日消息,国家知识产权局信息显示,西安英特斯克半导体科技有限公司申请一项名为“金刚石晶体拼接修复方法”的专利,公开号CN120060978A,申请日期为2024...