第一篇：合成鉆石的歷史、現(xiàn)狀及其主要方法

第四節(jié) 合成鉆石及其方法

一、合成鉆石的歷史和現(xiàn)狀

二、高溫高壓中晶觸媒法合成鉆石

三.化學(xué)氣相沉淀法(CVD)合成鉆石

一、合成鉆石的歷史和現(xiàn)狀

早在18世紀人們就開始了合成鉆石的探索，但直到20世紀，由于熱力學(xué)及高溫高壓技術(shù)的發(fā)展，才使鉆石的合成得以實現(xiàn)。1953年瑞士工程公司（ASEA）使用壓力球裝置首次成功地合成出了40粒小顆的鉆石，美國通用電氣公司（GE）也于1955年采用壓帶裝置合成出了小顆粒的鉆石。此后，工業(yè)級鉆石的合成技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，目前幾乎三分之二的工業(yè)用鉆已由合成鉆石替代了。但直到1970年寶石級大顆粒的鉆石才由美國通用電氣公司合成成功。經(jīng)過近三十年的努力，目前已能獲得十幾克拉大的晶體，但寶石級鉆石合成的成本仍然很高，不能進行大批量的生產(chǎn)。2000年可切磨的合成鉆石只有3500ct，僅占當(dāng)年天然寶石級鉆石產(chǎn)量的0.01%。

到二十世紀九十年代，采用化學(xué)氣相沉淀法（CVD）合成鉆石薄膜，在固相基片上沉積形成金剛石多晶質(zhì)薄膜，作為工業(yè)用途。2003年，美國阿波羅公司合成出達到寶石級單晶，并開始商業(yè)性生產(chǎn)。最近，美國華盛頓卡內(nèi)基研究所地球物理實驗室實現(xiàn)100μm/h的CVD合成鉆石的速度，生產(chǎn)出了10ct、半英寸厚的單晶鉆石。為了進一步加大合成鉆石晶體的尺寸,采用CVD順序地在鉆石基片的6個面上生長 的方法，有可能實現(xiàn)英寸級(約300ct)無色鉆石單晶的三維生長。人們還發(fā)現(xiàn),高壓高溫?zé)崽幚砟芨纳艭VD合成鉆石的顏色、提高合成鉆石的硬度。

二、高溫高壓種晶觸媒法合成鉆石 1.合成鉆石的原理

鉆石和石墨是碳的兩種同質(zhì)多像的變體。根據(jù)鉆石-石墨的相平衡圖可知，在常溫常壓下石墨是碳的穩(wěn)定結(jié)晶形式，鉆石只有在高溫高壓下才是最穩(wěn)定的，在高溫高壓（相圖中鉆石穩(wěn)定區(qū)的條件）下，石墨的中的碳原子會重新按鉆石的結(jié)構(gòu)排列，而形成鉆石(圖7-34)。

合成鉆石的方法主要分靜壓法、動壓法和低壓法（即在亞穩(wěn)定區(qū)內(nèi)生長鉆石的方法）。合成工業(yè)用鉆石主要采用靜壓法中的靜壓觸媒法，通過液壓機產(chǎn)生（4500-9000）X109Pa的壓力，以電流加熱到1000-2000℃的高溫，利用金屬觸媒實現(xiàn)石墨向鉆石的轉(zhuǎn)化。

寶石級合成鉆石也是采用的靜壓法，但加入了種晶，所以又稱為晶種觸媒法。金屬觸媒的主要作用是降低石墨向鉆石轉(zhuǎn)化的溫度和壓力條件，提高轉(zhuǎn)化率。同時，金屬觸媒可以作為碳的溶劑。在適當(dāng)?shù)臏囟葔毫l件下，石墨和鉆石都可以溶于觸媒中，并且，石墨的溶解度大于鉆石，當(dāng)壓力升高時，二者的差異也增大。因此，當(dāng)石墨在金屬觸媒中溶解達到飽和時，對鉆石而言就已經(jīng)達到過飽和了，此時，鉆石容易從觸媒中結(jié)晶出來。在合成過程中對溫度、壓力的控制較復(fù)雜，晶體生長的時間較長，所以成本比合成工業(yè)鉆砂高得多。

2.寶石級鉆石的合成工藝(1)高壓裝置

合成寶石級鉆石主要采用帶 形壓機和球形壓機兩種：

① 帶狀壓機（Belt）：這種裝置是美國通用電氣公司發(fā)明的，又稱兩面頂壓機（圖7-34），壓力由上下兩個頂錘的擠壓產(chǎn)生。這種壓機合成一粒1克拉 大小的晶體需要60個小時。

② 球形壓機（BARS）：1990年由俄羅斯人發(fā)明的，壓力由六個個頂錘的擠壓產(chǎn)生（圖7-

35、36），體積比帶狀壓機小，生產(chǎn)成本更低。

圖7-34 鉆石-石墨相圖

圖7-35 球形壓機

圖7-34 壓形壓機

(2)原料：通常選用天然或合成的鉆石粉、石墨及石墨與鉆石的混合物作為碳源。

(3)觸媒：一般采用鐵鎳合金、鐵錳鎳合金，也可根據(jù)消除氮(N)的需要采用其他的觸媒，如鋁質(zhì)的觸媒。

(4)壓力艙：用葉臘石作成柱形艙體，用來放置原料、觸媒和種晶。

(5)種晶：天然或者合成鉆石1到2粒，放在生長艙的兩端。

(6)工藝過程：在5.5-6 x10Pa的壓力和1650℃溫度下，碳溶解于金屬觸媒中，樣品倉具有一定的溫度梯度，中間溫度較高(1650℃)，兩端較低(1550℃)，圖7-37 反應(yīng)艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)（壓帶裝置和分裂球裝置中溶解于觸媒中的碳 遷移到溫度較低的種晶上結(jié)晶出的反應(yīng)艙相同）

來，生長出鉆石單晶體。

3.合成鉆石的晶形、顏色及類型的控制

(1)晶形：合成鉆石晶體形態(tài)主要為立方體與八面體的聚形。合成時的溫度對形態(tài)有一定的影響。溫度較低（1300℃）時以立方體為主，溫度較高（1600℃）時以八面體為主（圖7-38,39）。

9圖7-36 球形壓機

圖7-38 合成鉆石晶形與生長溫度的關(guān)系

（2）顏色和類型

圖7-39 合成鉆石晶體呈立方體的與八面體的聚形

合成鉆石的顏色和類型也可以控制。因為生長艙內(nèi)充滿了空氣，空氣中含有氮，所以大多數(shù)合成鉆石都是含孤氮的Ib型鉆石。這種鉆石多為黃到褐色。如果在反應(yīng)艙內(nèi)放一些氮的吸收劑，如鋯或鋁，則可以獲得無色的不含氮的Ⅱa型鉆石。如果同時再加入一些硼，則可合成出含硼的藍色Ⅱb型鉆石。

4.寶石級合成鉆石的主要識別特征

(1)結(jié)晶習(xí)性：合成鉆石常常為立方體、八面體，及二者的聚形(圖7-39)，而天然鉆石最常見的形態(tài)是八面體、菱形十二面體或二者的聚形或三角薄片雙晶。

(2)晶面紋理：合成鉆石可顯示樹枝狀、漏砂狀或交切狀紋理（圖7-40），接種面上粗糙不平。天然鉆石常見三角凹痕（圖7-41）。

(3)種晶：存在種晶和種晶幻影區(qū)。

(4)鉆石類型：合成鉆石為Ib型或者II型，Ib型經(jīng)高溫處理后可成為Ib和IaAB的混合型。

(5)包裹體：針狀、片狀、針點狀的金屬包裹體（圖7-42），大量圖7-40合成鉆石可顯示 漏砂狀、交切狀紋理 的金屬包裹體使得合成鉆石具有明顯的有磁性，甚至?xí)?dǎo)電。

(6)吸收光譜：合成鉆石無415nm吸收線，D.Beers鉆石貿(mào)易公司（DTC）推出的鉆石光譜鑒定儀（DIAMONDSURE，圖7-43）就是通過檢測415nm吸收線是否存在來區(qū)分天然與合成鉆石。

圖7-41 天然鉆石表面有時

可見三角凹痕

圖7-42 金屬熔劑殘余包裹體

（DIAMONDSURE）

圖7-43 鉆石光譜鑒定儀

(7)紫外熒光：合成鉆石的長波紫外熒光弱于短波，而天然鉆石的正好相反。

(8)熒光分帶圖案：合成鉆石在超短波紫外線下有特征的分帶現(xiàn)象，稱為“馬爾他十字分帶”現(xiàn)象，如圖7-44所示。天然鉆石則顯示年輪狀熒光分布。鉆石熒光 圖案鑒定儀（DIAMONDVIEW，圖7-45）是專門用于檢測鉆石熒光圖案特征的儀器。

(9)陰極發(fā)光：與紫外下熒光分帶特征相似。

圖7-44 合成鉆石在紫外光下

特征的熒光分帶現(xiàn)象

圖7-45 鉆石結(jié)構(gòu)熒光鑒定儀

（DIAMONDVIEW）

三、化學(xué)氣相沉淀法(CVD)合成鉆石

1.基本原理

這種方法是用微波加熱、放電等方法激活碳基氣體（如甲烷），使之離解出碳原子和氫原子（或甲基CH3和氫原子），游離的碳原子形成鉆石。

合成的條件是： 溫度800～1000℃，約0.1個大氣壓的CH4+H2混合氣體，過高的H2分壓易形成石墨，襯底用鉆石晶體，起種晶的作用，生長速度0.01-1mm/h。

2.合成裝置：如圖7-46所示。

圖7-46 化學(xué)氣相沉淀法合成鉆石的裝置

4.CVD合成鉆石的主要識別特征

（1）生長特征：具有生長層結(jié)構(gòu)，如平行的異常消光紋。（2）鉆石類型：CVD合成鉆石為Ib型或者含極少孤N的IIa型。

（3）紅外光譜：在753，7354，6856，6425，5564，3323，3123cm-1處有與H有關(guān)的吸收峰，經(jīng)HTHP處理可將其部分除去，只留下3107cm-1的H-C峰。

（4）紫外熒光特征：未經(jīng)高溫高壓處理的CVD鉆石具有特征的橙紅色熒光（圖7-48a）,高溫高壓處理后呈黃綠色（圖7-48b）。

（5）熒光圖案：CVD合成鉆石的熒光圖案具有細致的紋理，尤其是在陰極發(fā)光下易于觀察到（圖7-48）。

（6）外觀特征：切磨的鉆石往往呈扁平狀,淡褐色到深褐色的體色，但是經(jīng)HTHP處理后可近于無色。

a.b.a.橙色的熒光和細密的生長紋；b.經(jīng)HTHP處理后，熒光改變成黃綠色, 但細密的生長紋特征沒有改變

圖7-48 CVD合成Ib型鉆石的紫外熒光圖案

第二篇：鉆石鑒定方法

鉆石鑒定方法

對于在沒有儀器的情況下鑒別鉆石的真假，區(qū)分真正的鉆石和人造鉆石、水晶、玻璃或鋯石等，人們發(fā)明并積累了很多非常簡便而又實用的方法，鉆石鑒定方法。用手摸的方式來鑒別鉆石的真假，是那些比較有經(jīng)驗的人常常使用的方法，用手指輕輕觸摸鉆石的晶面，會有一種粘性的感覺，這種膠粘性是真鉆所特有的。因為鉆石對油脂有一種親和力，而人手指皮膚上會有很微量的一些分泌的手油，這種皮膚油脂與石的晶面接觸，就會因鉆石對油脂的親和力產(chǎn)生粘性的感覺。而那些另外的材料自然就不會有這種特殊的感覺了 但如果鑒別者的經(jīng)驗不足，還是難于區(qū)分出真假鉆石的，所以要慎用此方法。用鉛筆來鑒別鉆石的真假，是一個比較簡單的方法。這是以前一個蘇聯(lián)專家發(fā)現(xiàn)的(首先要向他表示由衷的感謝)，這個簡易的方法深受一般鉆石愛好者的歡迎，當(dāng)然僅僅利用一枝鉛筆來鑒定，肯定不是絕對可靠的。在鑒定的時候，要先把鉆石用水濕潤，然后再用鉛筆輕輕的刻劃，在真鉆石的晶面上，鉛筆劃過的地方，是不留痕跡的，而如果不是鉆石，而是玻璃、水晶等材料，就會在表面上留下痕跡。但注意哦：一般情況下，用鉛筆刻劃來鑒別鉆石的真假，這種方法的準確性是較高的。不過，在鑒別的時候，要注意有些鑲嵌好了的舊鉆石首飾，是不宜用水浸潤的，因為如果是銅或銀等材料做鑲座的首飾，就很容易氧化。另外，一般情況下鉆石的晶面也需避免油類、塵埃以及物的接觸，玉石鑒定《鉆石鑒定方法》。這個方法簡單吧，呵呵，您如果要購買的話，就不必愁真假問題了

1.真鉆放在手上是看不到手紋的2.真鉆能夠?qū)⒉Ａ濋_

3.用帶有油性的筆在鉆石上劃一下，表面留下清晰痕跡的為真鉆石，如是小點或斷斷續(xù)續(xù)的線，則為假的4.在鉆石上滴一滴水，如能鼓起來且長期不散則為真鉆

5.哈氣。鉆石表面的水汽若很快散去則為真

6.在白紙上劃橫線，把鉆石放上去，能看到橫線的就是假的-

1、鉆石的硬度為10度,自然界中任何物質(zhì)不能與之相比.也就是說鉆石可以刻劃任何物質(zhì)。

2、鉆石是由碳元素結(jié)晶而成，故而具有熱導(dǎo)性，用熱導(dǎo)儀檢測鉆石極為靈敏，但是要注意最近市場上出現(xiàn)一種名為碳化硅的類鉆石物質(zhì)，是實驗室生產(chǎn)的高科技產(chǎn)品，硬度十分接近天然鉆石，也具有熱導(dǎo)性，顯然熱導(dǎo)儀不是萬能的。這里介紹幾種鑒別鉆石真假的簡易方法：

(一)鉆石具有特殊的光澤--金剛光澤。強的色散和高的折光率使鉆石光彩奪目，在100w白熾燈光下，琢磨好的鉆石比其它相似的寶石更具光澤，更加美麗悅目。

(二)鉆石對油泥和污垢有吸附力。手指帶有油脂，撫摩鉆石有粘性。會在鉆石表面留下手指的紋路。這種特性是其它寶石不具備的。

(三)鉆石屬等軸晶系，單折光性質(zhì)，透過鉆石看紙上的線條為單線，字不重影。而其它多數(shù)寶石是雙折光的，透影時將出現(xiàn)雙像。

(四)鉆石表面拋光光滑，但用鋼筆在鉆石表面劃過能留下連續(xù)的墨水線。如是假冒品，所謂的墨水線條將是小園點。

(五)鉆石是自然界最硬的物質(zhì)，任何礦物都不能刻劃它，故而可作為一種重要的鑒別依據(jù)。如藍寶石硬度是9度，能刻動藍寶石的只有鉆石，相反則不行。它們相對硬度的確定，再輔以其它方面觀察就可以此確定鉆石的真?zhèn)瘟?。?dāng)然對于成品鉆石來說，由于鉆石性脆，這種方法不要輕易使用，否則極易給鉆石造成損傷。

第三篇：材料合成與制備方法

第一章 1、1 溶膠凝膠

1、什么是溶膠——凝膠？

答：就是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。

2、基本原理（了解）

3、設(shè)備：磁力攪拌器、電力攪拌器

4、優(yōu)點：該方法制備塊體材料具有純度高、材料成分易控制、成分多元化、均勻性好、材料形狀多樣化、且可在較低的溫度下進性合成并致密化等

5、工藝過程：自己看

6、工藝參數(shù)：自己看 2、1水熱與溶劑熱合成

1、水熱法：是指在特制的密閉反應(yīng)器（高壓釜）中，采用水溶液作為反應(yīng)體系，通過對反應(yīng)體系加熱、加壓(或自生蒸氣壓），創(chuàng)造一個相對高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境。

2、溶劑熱法：將水熱法中的水換成有機溶劑或非水溶媒（例如：有機胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用類似于水熱法的原理，以制備在水溶液中無法長成，易氧化、易水解或?qū)λ舾械牟牧稀?/p>

3、優(yōu)點：a、在有機溶劑中進行的反應(yīng)能夠有效地抑制產(chǎn)物的氧

化過程或水中氧的污染；

b、非水溶劑的采用使得溶劑熱法可選擇原料范圍大大擴大； c、由于有機溶劑的低沸點，在同樣的條件下，它們可以達到比水熱合成更高的氣壓，從而有利于產(chǎn)物的結(jié)晶；

d、由于較低的反應(yīng)溫度，反應(yīng)物中結(jié)構(gòu)單元可以保留到產(chǎn)物中，且不受破壞。同時，有機溶劑官能團和反應(yīng)物或產(chǎn)物作用，生成某些新型在催化和儲能方面有潛在應(yīng)用的材料

4、生產(chǎn)設(shè)備：

高壓釜是進行高溫高壓水熱與溶劑熱合成的基本設(shè)備；（分類自己看),高壓容器一般用特種不銹鋼制成，5、合成工藝：選擇反應(yīng)物核反應(yīng)介質(zhì)——確定物料配方——優(yōu)化配料順序——裝釜、封釜——確定反應(yīng)溫度、壓力、時間等試驗條件 ——冷卻、開釜——液、固分離——物相分析

6、水熱與溶劑熱合成存在的問題：

1、無法觀察晶體生長和材料合成的過程，不直觀。

2、設(shè)備要求高耐高溫高壓的鋼材，耐腐蝕的內(nèi)襯、技術(shù)難度大溫壓控制嚴格、成本高。

3、安全性差，加熱時密閉反應(yīng)釜中流體體積膨脹，能夠產(chǎn)生極大的壓強，存在極大的安全隱患。

7、水熱生長體系中的晶粒形成可分為三種類型：

a、“均勻溶液飽和析出”機制

b、“溶解-結(jié)晶”機制

c、“原位結(jié)晶”機制

8、水熱與溶劑熱合成方法的適用范圍：低溫生長單體、制備薄膜、制備超細（納米）粉末 1、3化學(xué)氣相沉積

1、化學(xué)氣相沉積乃是通過化學(xué)反應(yīng)的方式，利用加熱、等離子激勵或光輻射等各種能源，在反應(yīng)器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物的技術(shù)。

2、氣相中析出的固體的形態(tài)主要有：在固體表面上生成薄膜、晶須和晶粒、在氣體中生成粒子

3、常用三種CVD技術(shù)優(yōu)缺點：

APCVD（常壓化學(xué)氣相沉積）

優(yōu)點：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、沉積速率快、低溫沉積

缺點：階梯覆蓋能差、粒子污染

LPCVD（低壓化學(xué)氣相沉積)

優(yōu)點：高純度、階梯覆蓋能力極佳、產(chǎn)量高、適合于大規(guī)模生產(chǎn)

缺點：高溫沉積、低沉積速率

PECVD(等離子體增強化學(xué)氣相沉積）

優(yōu)點：低溫制程、高沉積速率、階梯覆蓋性好

缺點：化學(xué)污染、粒子污染

4、切削工具的應(yīng)用（自己看）、模具（自己看）

5、氣相化學(xué)沉積的生產(chǎn)裝置：氣相反應(yīng)室、加熱系統(tǒng)、氣體控制系統(tǒng)、排氣系統(tǒng) 1、4 自蔓延高溫合成（SHS)又稱燃燒合成（CS)

1、自蔓延高溫合成是：利用反應(yīng)物之間高的化學(xué)反應(yīng)熱的自加熱和自傳導(dǎo)做用來合成材料的一種技術(shù)，當(dāng)反應(yīng)物一旦被引燃，便會自動向尚未反應(yīng)的區(qū)域傳播，直至反應(yīng)完全，是制備無機化合物高溫材料的一種新方法。

2、SHS技術(shù)同其它常規(guī)工藝方法相比，具有的優(yōu)點：

答：(1)節(jié)省時間，能源利用充分；

(2)設(shè)備、工藝簡單；

(3)產(chǎn)品純度高（因為SHS能產(chǎn)生高溫，某些不純物質(zhì)蒸發(fā)掉了），反應(yīng)轉(zhuǎn)化率接近100%；

(4)不僅能生產(chǎn)粉末，如果同時施加壓力，還可以得到高密度的燃燒產(chǎn)品；

(5)產(chǎn)量高（因為反應(yīng)速度快）

3、目前SHS研究中仍存在著一些問題：難以獲得致密度非常高的產(chǎn)品、理論研究明顯滯后于技術(shù)開發(fā)、這項技術(shù)并不能適用于所有體系、由于體系的多樣化，迫切需要對各種體系進行試驗和總結(jié)、國際間交流和合作還不廣泛 1、5等離子體燒結(jié)技術(shù)

1、SPS：放電等離子燒結(jié)技術(shù)

PAS(Plasma Activated Sinteriny）：等離子活化燒結(jié)

PAS（Plasma Assister Sinteriny）：等離子體輔助燒結(jié)

2、等離子體燒結(jié)技術(shù)的適用范圍：SPS技術(shù)具有升溫速度快、燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時間短、節(jié)能環(huán)保等特點，SPS已廣泛應(yīng)用于納米材

料、梯度功能材料、金屬材料、電磁材料、復(fù)合材料、陶瓷材料等的制備。

3、等離子體是宇宙中物質(zhì)的一種形態(tài)，是除固、液、氣三態(tài)外物質(zhì)的第四種形態(tài)。等離子體是指電力程度較高、電離電荷相反、數(shù)量相等的氣體，通常是有電子、離子、原子或自由基等粒子組成的集合體。

4、等離子體燒結(jié)技術(shù)的工藝流程：選擇適當(dāng)模具——選擇適當(dāng)模具——填充模具——施加壓力——放入等離子體燒結(jié)——靜壓成型——電腦調(diào)節(jié)燒結(jié)參數(shù)等離子體快速燒結(jié)——試樣成品——性能檢測與研究

第二章 2、1特種陶瓷制備原理

1、特種陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展趨勢、研究與開發(fā)的重點（自己看）2、2特種陶瓷粉體的制備

1、粉體顆粒：指在物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變的情況下，分散或細化得到的固態(tài)基本顆粒。

2、一次顆粒：指沒有堆積、絮聯(lián)等結(jié)構(gòu)的最小單元的顆粒。

3、二次顆粒：指存在有在一定程度上團聚了的顆粒。

4、團聚：一次顆粒之間由于各種力的作用而聚集在一起成為二次顆粒的現(xiàn)象。

5、粒度分布：分為頻率分布和累積分布，常見的表達形式有粒度分布曲線、平均粒徑、標準偏差、分布寬度等。

6、頻率分布：表示與各個粒徑相對應(yīng)的粒子占全部顆粒的百分含量。

7、累積分布：表示小于（或大于）某一粒徑的粒子占全部顆粒的百分含量，累積分布是頻率分布的積分形式。

8、粒度分布曲線： 包括累積分布曲線和頻率分布曲線。

9、比表面：單位體積粉料所具有的表面積

10、空隙量的表示方法有：

表觀密度：即單位體積粉體層的質(zhì)量。

氣孔率：即粉體層中空隙部分所占的容積率。

11、粉體的制備方法一般來說有兩種：粉碎法、合成法

12、固液氣相反應(yīng)的特點（了解）

13、機器粉碎設(shè)備：

1、機械沖擊式粉碎（破碎）：鄂式破碎機、圓錐破碎機、錘式破碎機、反擊式破碎機、輪碾機

2、球磨粉碎

14、影響粉碎效率因素：

答：

1、球磨機的轉(zhuǎn)速；

2、研磨體的比重、大小及形狀；

3、球磨方式（球磨方式有濕法和干法兩種）；

4、裝料方式；

5、球磨機直徑；

6、球磨機內(nèi)襯的材質(zhì)。2、3

1、粉料的造粒為什么？

答：對于特陶的粉料，一般希望越細越好，但對于成型，尤其是干壓成型，粉料的假顆粒度越細，流動性反而不好，不能充滿模子，成形后氣孔較多，致密度不高。所以成型前要進行造粒。

2、造粒：在很細的粉料中加入一定的塑化劑（如水），制成粒度較粗，具有一定顆粒級配、流動性好的粒子（約20目~80目）。

3、造粒的方法：一般造粒法、加壓造粒法、噴霧造粒法、凍結(jié)干燥法

4、陶瓷成型的方法：注漿成型、熱壓鑄成型、可塑法成型、干壓成型、等靜壓成型、帶式成型法

5、高溫排蠟為什么？

答：因為如果燒成前不先經(jīng)過排蠟處理，則燒成時石蠟在高溫下熔化流失、揮發(fā)、燃燒，坯體將失去粘結(jié)而解體，不能保持其形狀。

6、排蠟溫度通常為900~1100 ℃。若溫度太低，粉料之間無一定的燒結(jié)出現(xiàn)，不具有一定的機械強度，坯體松散，無法進行后續(xù)的工序；若溫度偏高，直至完全燒結(jié)，則會出現(xiàn)嚴重的粘結(jié)，難以清理坯體的表面。排蠟后的坯體要清理表面的吸附劑，然后再進行燒結(jié)。

7、干壓與等靜壓成型的特點（了解）2、4 特種陶瓷的燒結(jié)

1、燒結(jié)：是指多孔狀陶瓷坯體在高溫條件下，表面積減小、孔隙率降低、機械性能提高的致密化過程。

2、陶瓷的燒結(jié)，可以分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。

高純物質(zhì)在燒結(jié)溫度下通常無液相出現(xiàn)，屬固相燒結(jié)，如高純氧化物等結(jié)構(gòu)陶瓷，而有些在燒結(jié)時常有液相出現(xiàn)，屬液相燒結(jié)，如滑石瓷。

3、實現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)的方法：采用先進的燒結(jié)技術(shù)、補加添加劑、粉料細化

4、哪些情況采用氣氛燒結(jié)？

答：

1、制備透光性陶瓷的氣氛燒結(jié)

2、防止氧化的氣氛燒結(jié)

3、引入氣氛片的燒結(jié)

5、微波燒結(jié)是利用微波具有的特殊波段與材料的基本細微結(jié)構(gòu)耦合而產(chǎn)生熱量，材料在電磁場中的介質(zhì)損耗使材料整體加熱至燒結(jié)溫度而實現(xiàn)致密化的方法。

6、微波燒結(jié)優(yōu)點 ：

答：①整體加熱②能實現(xiàn)空間選擇性燒結(jié)。③升溫速度快，燒結(jié)時間短，且降低燒結(jié)溫度。④易控制性和無污染

第三章 3、1

1、氧化鋁陶瓷是一種以α-Al2O3為主晶相的陶瓷材料。常見的有三種，即α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3。已有α、β、γ、δ、ε、δ、ε、ζ、κ、λ、ρ及無定型氧化鋁等12種

2、Al2O3預(yù)燒的目的：①使γ-Al2O3 全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3，減少燒成收縮。②排除Al2O3原料中的Na2O，提高原料的純度。

3、Al2O3預(yù)燒質(zhì)量的檢查： 染色法、光學(xué)顯微鏡法、密度法

4、Al2O3陶瓷的生產(chǎn)工藝：原料的燃燒——磨細——配方——加粘結(jié)劑——成型——素?zé)夼鳌獰Y(jié)——表面處理

5、影響Al2O3陶瓷燒結(jié)的因素：（需要展開所以最好自己看）

答：成形方法的影響、燒結(jié)制度的影響、燒結(jié)氣氛的影響、添加劑的影響、燒結(jié)方法的影響 3、2 ZrO2陶瓷

1、ZrO2的性質(zhì)：斜鋯石（ZrO2）和鋯英石（ZrO2?SiO2）。

2、ZrO2的結(jié)晶形態(tài)：單斜晶系(m-ZrO2)、四方晶系(t-ZrO2)、立方晶系(c-ZrO2)。

3、穩(wěn)定劑：Y2O3、MgO、CaO、CeO等，可使ZrO2變成無異常膨脹、收縮的穩(wěn)定ZrO2

4、ZrO2 增韌陶瓷：ZrO2 顆粒彌散在其它陶瓷基體中，當(dāng)基體對ZrO2顆粒有足夠的正應(yīng)力，而ZrO2的顆粒度又足夠小，則其相變溫度可降至室溫以下，這樣在室溫時ZrO2 仍可以保持四方相。當(dāng)材料受到外應(yīng)力時，基體對ZrO2 的壓抑作用得到松弛，ZrO2 顆粒即發(fā)生四方相到單斜相的轉(zhuǎn)變，并在基體中引起微裂紋，從而吸收了主裂紋擴展的能量，達到增加斷裂韌性的效果，這就是ZrO2 的相變增韌。（自己在適當(dāng)?shù)目偨Y(jié)一下）

5、ZrO2 增韌陶瓷研究發(fā)展趨勢：高溫增韌、中低溫時效性、抗熱震性、抗熱震性、納米顆粒增韌 3、3MgO、BeO陶瓷

BeO作業(yè)題分數(shù)不多 3、4碳化物陶瓷

1、典型碳化物陶瓷材料有碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、碳化鈦(TiC)、碳化鋯(ZrC)、碳化釩(VC)、碳化鉭(TaC)、碳化鎢(WC)和碳化鉬(Mo2C)等。

2、非氧化物陶瓷：是包括金屬的碳化物、氮化物、硫化物、硅化物和硼化物等陶瓷的總稱。

3、非氧化物陶瓷在以下三方面不同于氧化物陶瓷： 1）非氧化物在自然界很少存在，需要人工來合成原料。

2）在原料的合成和陶瓷燒結(jié)時，易生成氧化物，因此必須在保護性氣體（如N2、Ar等）中進行；

3）氧化物原子間的化學(xué)鍵主要是離子鍵，而非氧化物一般是鍵性很強的共價鍵，因此，非氧化物陶瓷一般比氧化物難熔和難燒結(jié)。

4、碳化物在非常高的溫度下均會發(fā)生氧化，但許多碳化物的抗氧化能力都比W、Mo等高熔點金屬好，這是因為在許多情況下碳化物氧化后所形成的氧化膜具有提高抗氧化性能的作用。

5、B4C的硬度僅次于金剛石和立方氮化硼，但碳化物的脆性一般較大。

6、SiC陶瓷基本特性：硬度高、，強度好，熱導(dǎo)率高，抗氧化性好。SiC有多種晶型，低溫型為立方相b-SiC，2100℃向高溫型a-SiC轉(zhuǎn)變。

7、SiC的合成方法主要有化合法、碳熱還原法、氣相沉積法、有機硅先驅(qū)體裂解法、自蔓延(SHS)法、溶膠-凝膠法等。

8、碳化硅陶瓷制造工藝：熱壓燒結(jié)、常壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié)、浸漬法、浸漬法

3.5

氮化物陶瓷

1、氮化物陶瓷主要有氮化硅(Si3N4)、氮化鋁（AlN）、氮化硼（BN）、氮化鈦（TiN）和賽隆陶瓷。

2、氮化硅陶瓷基本特性： A-Si3N4：低溫型，是針狀結(jié)晶體。β-Si3N4：高溫型，是顆粒狀結(jié)晶體。

3、BN有兩種晶型：立方BN和六方BN，在高溫高壓下六方BN可轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎紹N。立方氮化硼(CBN)硬度僅次于金剛石。六方氮化硼(HBN)又稱之為白石墨。

4、氮化鋁陶瓷基本特性：最大的特點是導(dǎo)熱率高，熱膨脹系數(shù)小，強度高，電絕緣性能好

5、賽隆陶瓷：是Si3N4與尖晶石AlN.Al2O3的固溶體

第四章 4、1磁性陶瓷

1、按鐵氧體的晶體結(jié)構(gòu)分：尖晶石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁鉛石型（MFe12O19）（M為鐵族元素，R為稀土元素）。4、2電介質(zhì)陶瓷

1、性質(zhì)分別稱為壓電陶瓷、熱釋電陶瓷和鐵電陶瓷。

2、一般特性：電絕緣與極化、介電損耗

4.3 壓電陶瓷

1、極化：是指電介質(zhì)陶瓷中的分子正負電荷移動，造成正負電荷中心不重合，在電介質(zhì)陶瓷內(nèi)部形成偶極矩。

2、壓電效應(yīng)：在沒有對稱中心的晶體上施加一個機械力（壓力、張力或切向力）時，則發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化，在晶體表面的兩電極上會出現(xiàn)等量的正、負電荷，電荷多少與力的大小成正比，當(dāng)機械力撤去后，電荷會消失，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)在晶體上施加一個外電場引起極化時，晶體會發(fā)生形變，且形變大小與電場成正比，若撤除電場，則晶體又恢復(fù)原狀，這一現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。正、逆效應(yīng)統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。

3、壓電陶瓷：經(jīng)過人工極化處理具有壓電效應(yīng)的陶瓷制品。

4、壓電陶瓷的性能參數(shù)：（自己看好多）

5、典型的壓敏陶瓷;碳酸鋇、鈦酸鉛、鈦鋯酸鉛 4.4

敏感陶瓷

1、熱敏陶瓷分為負溫度系數(shù)NTC、正溫度系數(shù)PTC熱敏陶瓷、臨界溫度熱敏電阻C.T.R及線性阻溫特性熱敏陶瓷

2、典型的氣敏陶瓷：SnO2系氣敏陶瓷、ZnO系氣敏陶瓷、Fe2O3系氣敏陶瓷

4.4

超導(dǎo)陶瓷

1、超導(dǎo)體，是指當(dāng)某種物質(zhì)冷卻到低溫時電阻突然變?yōu)榱?，同時物質(zhì)內(nèi)部失去磁通成為完全抗磁性的物質(zhì)。

2、判斷材料是否具有超導(dǎo)性，有兩個基本的特征：超導(dǎo)電性、完全

抗磁性

3、從材料來分，可分為三大類，即元素超導(dǎo)體、合金或化合物超導(dǎo)體、氧化物超導(dǎo)體（即陶瓷超導(dǎo)體）。

從低溫處理方法來分，可分為液氦溫區(qū)超導(dǎo)體（4.2K以下），液氫溫區(qū)超導(dǎo)體（20K以下），液氮溫區(qū)超導(dǎo)體（77K以下）和常溫超導(dǎo)體。

4、表征超導(dǎo)材料的基本參量有：臨界溫度TC、臨界磁場HC、臨界電流IC和磁化強度M。

5、測量臨界溫度有不同的方法，主要有：1）電阻測量法。2）磁測量法。

4.5

抗菌材料

1、目前所應(yīng)用的無機抗菌材料主要有：

1）載銀、銅、鋅等抗菌離子的離子型抗菌材料。

2）利用二氧化鈦光催化活性的無機抗菌材料。

2、銀離子的抗菌機理只是停留在假說階段，目前有接觸反應(yīng)說和催化反應(yīng)說。

3、光催化抗菌材料的抗菌機理：

當(dāng)含有紫外線的光照射到抗菌劑時，產(chǎn)生電子（e-）和空穴（h+），產(chǎn)生的電子和空氣中的組分反應(yīng)，生成過氧化氫（還原反應(yīng)）： e-+ O2+ H2→H2O2 空穴和抗菌劑表面的微量水分反應(yīng)生成氫氧根（氧化反應(yīng)）：h+ + H2O→OH-+ H+

過氧化氫和氫氧團具有殺菌作用，可將有機物分解成二氧化碳和水，因此可將細菌慢慢分解，并具有防污、除臭功能。

4、銀系抗菌材料的抗菌性能評價：

答;①抗菌能力：主要通過最低抗菌質(zhì)量濃度（MIC）、最小殺菌質(zhì)量濃度（MBC）和殺菌率三個指標來評價。

②安全性：③細菌的耐藥性： ④耐光性⑤耐熱性⑥緩釋性能 4、6的課件打不開題目沒搞：

1、生物陶瓷應(yīng)具備的性能

2、生物陶瓷的優(yōu)點

3、生物陶瓷的種類

4、生物惰性陶瓷的種類

5、活性陶瓷的種類

第四篇：鉆石的鑒定方法

鉆石的鑒定方法

對 于鉆石原石的鑒別，其結(jié)晶上的一些特點是很明顯的，例如，晶形上常呈八面體、歪八面體，還可見呈立方體或各種聚型({111}+{100});對那些表面 常被熔蝕成渾圓狀的鉆石原石，可發(fā)現(xiàn)一些反映結(jié)晶特點的蝕像，如八面體中有三角形的蝕像，立方體中有四邊形蝕像;此外，晶面上的階梯狀生長紋及典型的金剛 光澤也是重要的鑒別依據(jù)，鉆石的鑒定方法。

鉆石成品的鑒別

對于鉆石成品，則有如下的鑒別方法：

1.鉆石的肉眼(含10×放大鏡下)鑒定

(1)注意寶石的光澤與色散。鉆石應(yīng)呈現(xiàn)典型的金剛光澤，除非受不合格拋光質(zhì)量的影響;

切磨標準的鉆石成品應(yīng)能呈現(xiàn)出明顯的“火彩”，但需注意常見的人造仿鉆品(如立方氧化鋯、鈦酸鍶、釔鋁榴石……)呈現(xiàn)出更明顯的“火彩”，從冠部觀察見泛出七彩色光，而鉆石的“火彩”一般泛出的只是藍色和橙色兩種光。

觀看下面的圖片: 中間是鉆石，從1點鐘位置起，依次是：螢石、石英、托帕石、合成藍寶石、合成尖晶石、YAG、玻璃、GGG、鋯石、CZ、鈮酸鋰、鈦酸鍶和合成金紅石。

(2)注意鉆石某些特性的表象。這些特性及其表象主要有：

A、由于鉆石的最高硬度，所以在鉆石的表面不應(yīng)有擦痕。

B、由于鉆石屬等軸晶系，所以有雙折射的天然代鉆品很可能是鋯石。

C、由于鉆石的高折光率及精良的切工，當(dāng)將鉆石成品臺面向下倒置于一文字上時，從亭部將無法看清該字，此稱“讀字法”;若將鉆石的臺面傾向觀察者側(cè)置，從臺面觀察寶石亭部與觀察者視線相對的一側(cè)，看不到因為光線漏出而呈現(xiàn)的暗窗，此稱“暗窗法”。

將鉆石臺面向下倒置于一玻璃器皿中，加水至相當(dāng)鉆石底尖位置的高度，以聚斂光源垂直照射其底尖，當(dāng)將容器拿離下承物一定距離后，在下承物背景上可看到一光芒四射的影像，而且四射光芒遠離中心的光域范圍，不似其它寶石的影像，光芒與光域交織在一起，此稱“看圖法”。

(3)用10倍放大鏡注意觀察不拋光的寶石腰部有否蝕像、解理面、生長紋等原始痕跡。

(4)注意鉆石的一些輔助鑒定特征。憑借這些特征雖不能直接得出鑒定的結(jié)果，但卻能籍此簡單有效地達到防范的目的。這些特征主要有：

A、注意鉆石的“量價比”。鉆石的基本特征就是粒小價高，如有相違則需注意。

B、注意鉆石加工工藝留下的一些特征。這些特征由鉆石的某些特性與特殊的鉆石切工引致，主要包括：邊棱直且利，無毛邊(偶見殘留晶面缺陷或崩口);刻面交接好，角頂很尖，無過隴或未碰尖現(xiàn)象;冠、亭部的對線很準確;從臺面看鉆石亭部刻面的反光總是有明有暗，玉石鑒定《鉆石的鑒定方法》。

2、液滴試驗

本試驗的依據(jù)是鉆石的親油性。具體做法是用油性筆可以在鉆石的表面劃線或?qū)懽郑谄渌鼘毷砻孀鐾瑯釉囼灂r，油跡將呈斷續(xù)的浮滴狀。與此相類似，民間還 有一種鉛筆劃線法，具體做法是先用水潤濕樣品，然后以鉛筆在其表面上劃線，如果不留下鉛筆的痕跡，說明被測樣品為鉆石，否則為其它寶石品種。

3、儀表試驗

(1)熱導(dǎo)儀。根據(jù)鉆石的高熱傳導(dǎo)性能而設(shè)計，由于簡單實用便于攜帶，它成為鑒定鉆石最常用的儀表。由于此儀表較昂貴，民間常以“舌舔”的土辦法去體驗樣品的冰涼感，從而判斷樣品的熱導(dǎo)率，不過這種方法的靈敏度較低。

(2)鉆石眼(反射儀)。根據(jù)鉆石在紅外線照射下的反射率明顯大于其它物質(zhì)的原理而設(shè)計。這類儀表實際使用得不多，因為其使用有一定的約束條件，例如只能測裸鉆，而且主要可測標準圓鉆式切工者。

4、密度測定

除了測得3.52(±0.01)g/cm3的標準鉆石密度值外，還可注意一些可供簡易鑒定參考的規(guī)律性特征，例如因“火彩”而與鉆石外觀非常相象的常見人 造代鉆品，其密度均大于鉆石且差別明顯，所以，同樣尺寸下仿鉆品要重，而同樣重量下仿鉆品的顆粒要小;常見無色透明的天然寶石，其密度值多比鉆石小，其中 與無色透明托帕石之間，雖密度很接近，但據(jù)均非性很容易將之區(qū)分開。

5、寶石顯微鏡觀察

利用寶石顯微鏡主要是觀察包體特征。根據(jù)鉆石形成的地質(zhì)條件，其包體類別的特點是以固態(tài)包體為主，而具體常見的包體品種有：金剛石、透輝石、鎂鋁榴石、尖晶石、橄欖石、鋯石及石墨(碳斑)等，這反映了鉆石形成的基性?超基性環(huán)境。

6、浸沒試驗

因為折射儀測定的上限一般是1.81，鉆石的折射率特征只能通過浸沒法間接獲得。根據(jù)鉆石折射率的特點，試驗可選擇二碘甲烷(N=1.74)作浸液。

其中，因為折射率與二碘甲烷接近而邊界不清者，多屬代鉆品。不過需要注意：人造代鉆品的折射率值與鉆石相差不大甚至更高，這樣浸沒試驗將發(fā)揮不出效果;由于不是準確測定，該試驗的結(jié)論只能是供鉆石鑒定的輔助依據(jù)。

7、分光鏡觀察

無色-淡黃色系列的鉆石在紫光區(qū)(415nm)有吸收帶，褐色鉆石在藍綠光區(qū)(504nm)處還有一條吸收線。

8、熒光試驗

在紫外線長波條件下，鉆石發(fā)藍白色的熒光，Ⅱb型鉆石還可見到磷光。不過需要注意：有些產(chǎn)地的鉆石無此現(xiàn)象，另外，具藍白色熒光者還有其它的一些寶石品種。

9、X-光照相試驗

由于鉆石對X-光的透射能力強，因此在該試驗的感光照片上出現(xiàn)的是亮斑，而其它外觀相似寶石在同樣試驗條件下得到的是一寶石的暗影。此試驗因?qū)儆袚p鑒定，應(yīng)慎用。

10、硬度試驗

此試驗雖屬有損鑒定應(yīng)慎用，但由于只有鉆石的銳部(如腰棱)才能在剛玉片上留下擦不掉的劃痕，所以這是一種簡單有效的鑒定方法，可以適時地擇用。

第五篇：清遠連州典當(dāng)專家教您如何辨別合成鉆石

典當(dāng)專家教您如何辨別合成鉆石

清遠雄志企業(yè)成雄志

簡要：特別是金九銀十，又到一年結(jié)婚高峰季，王德強提示，購買鉆石飾品切記不可貪小便宜，還是需要去大型商場、知名品牌等有質(zhì)量品質(zhì)保證的賣場購買，在購買過程中，特別需要注意購買擁有國家權(quán)威檢測機構(gòu)出具的品質(zhì)檢驗證書的鉆石飾品才更有保證。

“鉆石恒久遠，一顆永流傳”的廣告語深入人心，同時合成鉆石價格不斷攀升，讓更多的消費者開始關(guān)注這一市場。近期市場上可以“以假亂真”的合成鉆石出現(xiàn)，仿真程度極高，讓不少消費者頭疼不已。所以如何擁有一雙火眼金睛去鑒別則至關(guān)重要。

寶瑞通典當(dāng)行的相關(guān)負責(zé)人告訴記者，近日就有一些客戶拿著合成鉆石讓典當(dāng)行的專家?guī)兔﹁b別。

“很久以前市場上就出現(xiàn)了合成鉆石，當(dāng)時的造假技術(shù)不精，通常經(jīng)過大型儀器檢測就能分辨真假。而且從視覺直觀來看，顏色發(fā)灰，鉆石內(nèi)部有鉆石粉末形態(tài)，還有方形排列的晶體構(gòu)成。不過隨著造假技術(shù)的發(fā)展，合成鉆石的仿真程度大幅提升，這些高成本制造的仿真鉆石肉眼看與天然鉆石無異，甚至有的檢測儀器都很難分辨?！睂毴鹜ǖ洚?dāng)行民品經(jīng)營中心總經(jīng)理王德強介紹。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，一般市場上出現(xiàn)較多的仿真合成鉆石顏色級別多為I-J色、凈度為VS或SI、大小在40-60分，價格一般比同級別天然鉆石便宜10%-20%左右?！半m然目前制作合成鉆石的工藝要求高，費用成本不低，但畢竟是人工產(chǎn)物能批量生產(chǎn)，與經(jīng)過億萬年沉淀的天然鉆石不可同日而語，升值保值空間也不高?！蓖醯聫娍偨Y(jié)道。

特別是金九銀十，又到一年結(jié)婚高峰季，王德強提示，購買鉆石飾品切記不可貪小便宜，還是需要去大型商場、知名品牌等有質(zhì)量品質(zhì)保證的賣場購買，在購買過程中，特別需要注意購買擁有國家權(quán)威檢測機構(gòu)出具的品質(zhì)檢驗證書的鉆石飾品才更有保證。

小貼士

簡單辨別鉆石小方法

穿透觀察法：鉆石具有高折色率，光線反射力也極強，相對的透視度較低?？蓽蕚湟粡埉嬘兄本€的紙張，將鉆石正面朝下，壓蓋在直線上，看到模糊折色直線效果的是天然鉆石。

親油疏水法：鉆石有“親油疏水”的特性。用油性筆在鉆石臺面上畫道，可畫出連續(xù)的一條直線。在鉆石臺面上滴一滴水，水珠是聚集的，不會發(fā)散。

哈氣試驗：鉆石傳熱能力佳，熱氣散得快。將鉆石靠近嘴巴，輕輕哈氣，如霧氣立即散去，則是天然鉆石。