金刚石的性质.docx

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金刚石的性质

金刚石矿床按成因可分为原生矿床与次生矿床（砂矿床）两大类。

原生矿床又可分为金伯利岩型与钾镁煌斑岩型。

砂矿床又可分为河流冲积砂矿、海滨砂矿、残积砂矿、坡积砂矿等，其中最主要的是河流冲击砂矿和海滨砂矿。

金刚石原生矿主要产于金伯利岩和钾镁煌斑岩中。

金伯利岩的矿物组成有：

橄榄石、镁铝榴石、金云母、铬铁矿、铬透辉石、钛铁矿、钙铁矿、磷灰石、碳硅石等。

次生交代矿物有：

磁铁矿、蛇纹石、绿泥石、方解石等。

金伯利岩的构造主要为块状或碎屑状。

岩石的密度：

一般为2.40~2.75g/cm3。

岩石的硬度：

一般为2~7（莫氏硬度）。

岩石中重矿物（密度大于3.5g/cm3）含量约占1%，即金伯利岩石中约99%的矿物的密度小于金刚石。

表5金刚石的性质

类别

性质

性质描述

矿物

成分

化学组成

C,是碳在高温高压下的结晶体

Si,Mg,Al,Ca,Ti,Fe等，总含量约0.001~4.8%

矿物

晶体

晶体构造

等轴晶系。

单位晶胞中，C原子具有高度的对称性。

C原子位于四面体的角顶及中心。

C—C原子间为共价键，配位数为4，键间夹角为109028‘，C原子间距为1.54×10-10m，晶胞参数为3.56×10-10m

常见晶形

八面体和菱形十二面体以及其聚形为主

力学

性质

硬度

莫氏硬度为10，显微硬度为98654.9MPa（10060kg/mm2）

脆性

较脆，在不大的冲动力下会沿晶形解理面裂开

密度

质纯、结晶完好的为3520kg/m3，一般为3470~3560kg/m3

解理

具有平行八面体的中等或完全解理，平行十二面体的不完全解理

断口

贝壳状或参差状

光学

性质

颜色

纯净者为无色透明，但较少见。

多数呈不同颜色，如黄、绿、棕、黑色等

光泽

金刚光泽，少数呈油脂光泽、金属光泽

折光率

2.40~2.48。

其中对黄光2.417，对红光2.402，对绿色2.427，对紫光2.465

透明度

纯净者透明，一般为透明、半透明、不透明

异常干涉色

等轴晶系矿物在正交偏光镜下的干涉色应为黑色，但很多金刚石呈异常干涉色，如灰色、黄色、粉红色、褐色等

发光性

在阴极射线下发鲜明的绿、天蓝、蓝色荧光，在X射线下发中等或微弱的天蓝色荧光，在紫外线下发鲜明或中等的天蓝、紫、黄绿色荧光，在日光曝晒后至暗室内发淡青蓝色磷光

热学

性质

热导率

一般为138.16W/（m·K）。

但Ⅱa型金刚石的热导率特别高，在液氮温度下为铜的25倍，并随温度的升高而急剧下降。

如：

室温时为铜的5倍，200℃时为铜的3倍

比热容

随温度的升高而增大。

如：

-106℃时为399.84J/（kg·k），107℃时为472.27J//（kg·k），247℃时为1266.93J/（kg·k）

热膨胀性

低温时热膨胀系数极小，随温度的升高，热膨胀系数迅速增大。

如-38.8℃时线膨胀系数近于0，0℃时为5.6×10-7,30℃时为9.97×10-7,50℃时为12.86×10-7

耐热性

在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，在纯氧下2000~3000℃转化为石墨

磁电

性质

磁性

纯净者非磁性。

某些情况下由于含有磁性包裹体而显示一定磁性

相对介电常数

15℃时为16~16.5

电导率

一般情况下是电的不良导体。

电导率为0.211×10-12~0.309×10-11s/m。

随温度的升高，电导率有所增大。

Ⅱb型金刚石具有良好的半导体性能，属P型半导体

摩擦电性

与玻璃、硬橡胶、有机玻璃表面摩擦时产生摩擦电荷

表面

性质

亲油疏水性

新鲜表面具有较强的亲油疏水性，其润湿接触角为800~1200

化学

性质

化学稳定性

耐酸耐碱，化学性质稳定。

高温下不与浓HF、HCl、HNO3发生反应，只有在Na2CO3、Na2NO3、KNO3的熔融体中，或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时，表面才稍有氧化