金刚石的密度

2010-09-24 10:17:25|  分类: 合成石 |  标签: |字号大中小 订阅

金刚石的密度有差异,普通金刚石晶体,最大的密度等于3.51554g/cm3;最小等于3.514479/cm3;平均密度等于3.51539/cm3。H型金刚石密度波动比I型金刚石小。一颗完整H型金刚石晶体,它的晶格常数a=0.35668nm,根据晶格常数计算的密度ρx=3.515159/cm3,而用浮游法测量时,其测量值p0=3.515279/cm3。这里测的是普通、无色、质纯、结晶好的金刚石。但是,结构不一,杂质含量不同,其密度也各不相同。

黑金刚石的密度,由于其多孔和含煤与石墨的混合物,变化于3.012~3.416之间。金刚石晶体的密度与其颜色有一定关系:

金刚石的特征与密度的关系见表。

在论述金刚石颜色的性质时曾指出,烟色、褐色和浅玫瑰淡紫色是后成的,且与滑移面上的缺陷有关。可以预料,这种形式晶体的密度比无色的要低。从测量结果可以看出,浅褐色金刚石的密度与无色金刚石相当,而深褐色的则明显的降低。“和平”岩管的烟色金刚石和南非的浅玫瑰淡紫色晶体的密度更低,在晶体表面上清楚地呈现滑移线,密度3.51523g/cm3。

续表

颜色为绿色斑点的金刚石其密度稍低于无色金刚石。用辐射方法将两颗无色金刚石人工地染成绿色的金刚石,并测量了它们的密度。辐射照射后发现其密度也有所降低。

根据密度的平均值(3.51516g/cm3),发现黄色金刚石较无色和烟褐色的密度小。在黄色晶体中,颜色最强的密度最小。过去认为,金刚石的黄色是由杂质铁、铬和钛引起的。最近证实,这颜色是由取代碳原子的氮杂质引起的,它导致晶格常数增大,因而密度降低。

密度的精确测定,改正了过去所认为的黄色金刚石密度比无色金刚石高的结论。

染成黄绿色、浅绿色和深绿色的半透明和不透明的有壳金刚石的密度,比各种颜色的普通透明金刚石低。壳层本身的密度最小,它为3.50869g/cm3。显然晶体上的壳层越厚,它的密度便越低。

按颜色挑选,从无色到完全黑色的巴拉斯(球粒状)金刚石,它的密度随颜色强度作有规律的变化,即随杂质量(石墨)而变化,无色巴拉斯的密度为3.51515g/cm3;黑色的为3.50884g/cm3。卡邦纳达为金刚石的隐晶体3.0g/cm3。

人造金刚石密度,随触媒类型不同而异。就是同一种触媒合成出来的金刚石,由于压力、温度、时间等热动力学条件的改变,同样具有不同的色泽和不同的密度值。

金刚石是最硬的物质,同时也是比较脆并容易劈开的物质。在突然冲击下,某些金刚石晶体确实容易劈裂,这与一系列因素有关,如存在很大的内应力、裂缝和其他缺陷等。在存在很大应力的情况下,晶体甚至能沿滑移面自己劈开。完好的晶体经得住很大的静荷载。无外观缺陷的金刚石晶体被劈开的压力在30~100MPa之间。但是,具有裂缝和其他缺陷的晶体在低得多的负荷下就劈开了。而巴拉斯,尤其是卡邦纳达那样的金刚石,具有很大的韧性,很难劈开


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