金剛石單晶、多晶、類多晶、聚晶的區別小結

發布日期：2023-08-09 來源：中國超硬材料網?磨料磨具閱讀量：50

　　金剛石是我們都非常熟悉的超硬材料，金剛石晶體有多種不同的類型，每種類型都具有不同的特性和應用，在本文中，我們將梳理一下金剛石晶體的不同類型及應用。

　　一、金剛石單晶

　　金剛石單晶是原子排列規律相同，晶格位相一致的晶體，是金剛石晶體中最常見的類型，它具有非常高的硬度和優異的熱導率等性能。

　　1.晶體結構：金剛石單晶是由具有飽和性和方向性的共價鍵結合起來的晶體，結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、同期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成，整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。晶體結構均勻、完整，具有均勻的化學、熱力學性質。

　　2.制造方法：在熱力學穩定的高溫高壓及觸媒參與的條件下合成，國內基本都采用六面頂壓機合成。

　　3.物理性質：金剛石單晶硬度大、抗磨損性能好，具有良好的導熱性能和耐高溫性能，能夠在高溫高壓環境下保持穩定的物理和化學性質。

　　4.切割性能：金剛石單晶可用于切削工具、磨料、高壓電極及高效光學器件等領域。

　　二、金剛石多晶

　　金剛石多晶是由很多具有相同排列方式但位向不一致的小晶粒組成。多晶金剛石最初的生產發明是由美國的杜邦公司發明的。

　　1.晶粒結構：多晶金剛石是由眾多細小的納米級小顆粒聚集而成，經過提純分級等后續處理得到不同粒度范圍的多晶金剛石微粉，粒度一般不超過10微米。晶體結構不均勻，缺陷嚴重、脆弱，具有尖銳棱角的不規則外形。結構與天然的Carbonado極為相似。通過不飽和鍵結合而成，具有很好的韌性。

　　2.制造方法：金剛石多晶（微粉）是利用獨特的爆破法由石墨制得，高爆速炸藥定向爆破的沖擊波產生高溫高壓，金屬飛片加速飛行撞擊石墨片從而導致石墨轉化為多晶金剛石。一般只有幾微秒的瞬間，產品多是5~20納米的細小多晶體。

　　3.物理性質：金剛石多晶硬度不如單晶高，但仍具有優異的耐磨性能和導熱性能，能夠在高溫高壓環境下保持一定穩定性。

　　4.磨削性能：金剛石多晶的切割性能不如單晶，但具有獨特的韌性和自銳性，多晶金剛石具有更多的晶棱和磨削面，在磨削過程中每條晶棱都具有磨削力，并且粗顆粒在磨削過程中會破碎脫落成更小的顆粒，這樣既可以保持持續的磨削力，又避免尖銳棱角對工件表面造成劃傷，既保證了樣品表面的磨拋質量，又提高了研磨切削效率。與單晶金剛石比起來，更適合用來研磨表面由不同硬度材料構成的工件。

　　因此，多晶金剛石多用于以下應用：

　　作為精密磨料，多晶金剛石用于藍寶石、磁頭、硬盤、硬質玻璃和晶體、陶瓷以及硬質合金的超精密研磨和拋光，如用于LED藍寶石的減薄。

　　作為鍍膜添加劑，多晶金剛石用于金屬模具、工具、部件等的鍍膜，能夠大大提高表面耐磨性、表面硬度、延長使用壽命。

　　用于研磨，多晶金剛石一般可配制成研磨液來使用。

　　多晶金剛石也可制作刀具，切割時不容易產生崩裂。