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    金剛石的硬度10是怎么來的?

    關鍵詞 金剛石 , 硬度|2023-01-10 11:52:35|來源 中國超硬材料網
    摘要 硬度是指材料抵抗其他物質刻劃或壓入其表面的能力。在實際應用中,由于測量方法不同,測得的硬度所代表的材料性能也不同。例如,晶體材料使用劃痕硬度反映材料抵抗斷裂破壞的能力,而金屬材料采...

           硬度是指材料抵抗其他物質刻劃或壓入其表面的能力。在實際應用中,由于測量方法不同,測得的硬度所代表的材料性能也不同。例如,晶體材料使用劃痕硬度反映材料抵抗斷裂破壞的能力,而金屬材料采用的靜載壓入硬度表征材料抵抗塑性形變的能力,靜載壓入硬度是在靜壓下將一硬的物體壓入被測材料的表面,以表面壓入凹面單位面積上的荷載表示被測物體的硬度。因此,硬度沒有統一的定義,各種硬度單位也不同,彼此間沒有固定的換算關系。根據試驗方法不同,常用的有邵氏硬度、布氏硬度、巴氏硬度、洛氏硬度(硬度計外形如圖所示)和維氏硬度、顯微硬度、莫氏硬度等。

           金剛石是世界上最硬的材料??茖W家將材料的莫氏硬度分為10級,1級稱為1度。金剛石的硬度為10度,被稱為硬度之王!

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    洛式溫度計

           材料的硬度取決于其化學組成和物質結構,離子半徑越小,離子電價越高,配位數越小,則結合能越大,抵抗外力刻劃和壓入的能力就越強,所以硬度就越大。

           硬度的尺度有兩類,一類是絕對硬度,另一類是相對硬度,如莫氏硬度就是一種相對硬度,它不表示軟硬的程度,只表示硬度由小到大的順序,順序在后面的材料能劃破前面材料的表面。礦物學中通常所稱的硬度多是指莫氏硬度,莫氏硬度是表示礦物硬度的一種標準,該方法由德國礦物學教授Mohs'Friedrich1824年創立而命名。確定這一標準的方法是,用棱錐型金剛石鉆針刻劃礦物的表面而產生劃痕,用測得的劃痕的深度來表示硬度。通常,以常見的十種礦物作為標準用相互刮擦以區分孰硬孰軟,習慣上礦物學或寶石學上都是用莫氏硬度。莫氏硬度計以十種不同硬度的礦物為依據,相應地將硬度由低到高分為十個等級(見下表):

    微信截圖_20230110093631.png

           各等級之間的差別并非均等。排在后面的礦物能刻劃其前任一種礦物。

           金剛石具有穩定的四面體結構,每個碳原子與其鄰近四面體各角上排列的原子形成共價鍵,并且碳原子間的鍵長較短,這種較短的共價鍵具有很強的抗變形能力,因而金剛石具有很大的硬度。自從2700多年前被人類首次發現以來,金剛石一直被認為是自然界中最硬的材料。

           使用時,用標準礦物與未知硬度的被測量礦物相互刻劃。如該礦物能被磷灰石刻劃,而不能被螢石刻劃,則該礦物的硬度為4~5。沒有標準硬度礦物時,也可以用日常用品來測定。如指甲硬度為2.5、硬幣為3.5、刀刃為5.5、玻璃為6。大于6以上幾乎都應屬于寶石之類的礦物。作為寶石,通常都有較高的硬度。如蛋白石的硬度為5.5~6.5,水晶為6.5~7,鋅尖晶石為7.5~8。金綠寶石為8.5,藍寶石和紅寶石的硬度為9,僅次于金剛石。

           精確的測定礦物硬度還需用顯微硬度計或測硬儀完成。如顯微硬度計實際上是一臺設有加負荷裝置的顯微鏡。金剛石為目前地球上最硬的物質,如下表是金剛石與其他某些硬質材料硬度的對比,金剛石的諾氏硬度大約是石英的8.5倍,剛玉的4.4倍,碳化鎢的3.7倍,碳化硼的3.1倍,立方氮化硼的1.56倍。

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           金剛石硬度具有方向性,八面體晶面硬度大于菱形十二面體晶面硬度,菱形十二面體晶面硬度大于六面體晶面硬度。金剛石在空氣中的摩擦系數極小,只有0.1左右。因此金剛石的耐磨性和研磨能力是所有磨削材料中最好的。


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