刚玉

时间:2024-12-03 13:27:05编辑:小早

刚玉硬度排行第几?

没有硬度 高于金刚石的
因为只有这个分子的结构是最稳定的
无论如何合成 正四面体 + 高强度键能 几乎不可能有其他材料高于它
只要金刚石的分子是完美的 他就是最硬的

给你看篇关于磨料的 因为除了 金刚石 很多分子的强度都能提升至
所以不太可能存在一个稳定的排行

一、 天然磨料

自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。常用的天然磨料有以下几种:

1. 金刚石

金刚石是目前已知最硬的物质,其显微硬度为98.59Gpa。金刚石是碳的同素异型体,主要成份是碳,另外还含有0.02~4.8%的杂质,比重为3.15~3.53g/cm3。其产地非常有限,不但价格昂贵,而且极为缺乏。

金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等,脆性较大,易沿结晶面裂开,结晶越大抵抗外力的作用越强,金刚石的计量单位是克拉,1克拉=0.2g。

天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面:

(1) 用于修整砂轮;

(2) 磨削和研磨难加工材料(如硬质合金、宝石、玻璃、石料等)。

2. 天然刚玉

天然刚玉的主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa,比重为3.93~4.00g/cm3。自然界存在的天然刚玉主要有以下三种:

(1)优质刚玉(俗称宝石)有蓝宝石(含钛)、红宝石(含铬)等;

(2)普通刚玉,呈黑色或棕红色;

(3)金刚砂,可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂,它是一种集合晶体,硬度较低。

在上述三种天然刚玉中,第一种主要用于首饰,而后二种可以作为磨料,用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。

3.石榴石

石榴石的晶形较好,显微硬度为13.33Gpa。属于石榴石的矿物种类很多,但适合于作磨料的仅有铁铝石榴石一种,其矿物组成这:3FeO.Al2O3.3SiO2,含量不低于85~90%。

4。石英

石英的化学成份为SiO2,常夹杂有Al2O3、Fe2O3、 CaO MgO Fe2O3等。显微硬度为8.04 Gpa,可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。

随着科学技术的发展,人造磨料的品种已达几十种之多,天然磨料由于自身的缺陷,已被越来越多的人造磨料所取代,目前除了天然金刚石、石榴石外,其它种类的天然磨料用量甚微。

二、 人造磨料

人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类。现将各类磨料的简要制造方法、特性及磨削对象分别叙述如下。

1. 刚玉系列人造磨料

属于刚玉系的人造磨料有棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、镨钕刚玉、黑刚玉及矾土烧结刚玉等。

(1)棕刚玉(A)

棕刚玉是以铝矾土、无烟煤和铁屑为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成。在冶炼过程中,无烟煤中的碳将矾土中的氧化硅、氧化铁和氧化钛等杂质还原成金属,为些金属结合在一起成为铁合金,由于其比重较刚玉熔液大而沉降至炉底与刚玉熔液分离。仅有少量的杂质夹杂在刚玉熔快中。

棕刚玉的主要矿物成份为物理刚玉,三方晶系,少量的矿物杂质有:硅酸钙、钙斜长石、富铝红柱石(又称莫来石)、钛化物、玻璃体及少量铁合金等。

棕刚玉的抗破碎能力较强,抗氧化、抗腐蚀,具有良好的化学稳定性,是一种用途广泛的磨料。适用于磨削抗张强度高的金属材料,如普通碳素钢、硬青铜、合金钢的细磨和精磨,磨加工螺纹和齿轮等,白刚玉还可用于精密铸造及高级耐火材料。

(3)铬刚玉(PA)


铬刚玉中由于引入Cr3+改善了磨料的韧性,其韧性较白刚玉高,而硬度与白刚玉相近,用于加工韧性较大的材料时,其加工效率比白刚玉高,并且工件表面的光洁度也较好,铬刚玉适应于加工韧性高的淬火钢、合金钢、精密量具及仪表零件等光洁度要求较高的工件。

(4)微晶刚玉(MA)

微晶刚玉所采用的原材料及冶炼方法与棕刚玉基本相同,在停炉后立即把熔液通过流放或倾倒的方法倒入枝模子内急速冷却(一般在30分钏以内),因而得到微细结晶的集合体。

微晶刚玉在冶炼过程中,杂质的还原程度较差,Al2O3含量为94~96%,晶体尺寸一般在80~300微米,晶体占57~85%,最大晶体尺寸不超过400~600微米。它具有强度高,韧性较大的特点。适用于重负荷磨削,可以磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢以及特种球墨铸铁等材料,由于磨粒在磨削过程中呈微刃破碎状态,也被用于精密磨削甚至镜面磨削。

(5)单晶刚玉(SA)

单晶刚玉是以矾土、无烟煤、铁屑和黄铁矿为原材料,在电弧炉内共熔,矾土中的氧化铁、二氧化硅和氧化钛先后被还原并组成铁合金从熔液中沉降至炉底。一小部分氧化铝与碳、硫化亚铁起复分解反应,生成少量的硫化铝填充在单晶颗粒之间,当熔块冷却后放入水中时,硫化铝被溶解,而被硫化铝隔开的单晶刚玉即可分散开成为自然粒度的磨料。

单晶刚玉呈灰白色,其颗粒形状多为等积形,晶体内不含杂质,具有多棱角的切削刃,在同样的磨削力作用下,所形成的力矩小于其它磨料,因此它不易折碎,机械强度较高,单颗粒抗压强度为22~38kg,而棕刚玉仅为10~20kg。单晶刚玉由于有较高的硬度和韧性,所以切削能力较强,可用来加工工具钢、合金钢、不锈钢、高钡钢等韧性大、硬度高的难磨材料。

(6)锆刚玉(ZA)

锆刚玉是以铝氧粉和锆英石为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成,整个过程基本上是一个熔化再结晶的过程。它是一种由α——Al2O3,与ZrO2组成的共晶集合体,在冶炼过程中应尽可能使两种结晶相互交错构成微晶型晶体。

锆刚玉适用于高速重负荷磨削,可荒磨铸铁、铸钢、合金钢和高速钢等,特别适合于钛合金、耐热合金、高钒钢、不锈钢的磨加工。

(7)镨钕刚玉(NA)

镨钕刚玉的制造工艺与白刚玉相似,其差异是在冶炼过程中加入约0.175%的镨钕富集物(氧化镨、氧化钕、氧化镧)。大量的磨削试验证明其磨削性能优于白刚玉,适用磨削不锈钢、高速钢、球磨铸铁、高锰铸钢及某些耐热合金等。

(8)黑刚玉(BA)

黑刚玉的冶炼方法与棕刚玉相同,是以三水铝矾土为原料,加少量还原剂,经溶炼而成,其耗电量约为棕刚玉的三分之二。呈黑色,主要化学成分:Al2O3不低于77%,SiO2含量为10~12%,
Fe2O3含量为7~10%,TiO2约为3%,比重不小于3.61.

黑刚玉具有很好的自锐性,磨削时发热量少,加工件的光洁度较好,适用于零件电镀前底面抛光,铝制品和不锈钢的抛光,也可用于抛光光学玻璃、加工木材等。由于它的亲水性好,可用在制造砂纸、砂布和树脂磨具,还可以作研磨膏和抛光粉。黑刚玉由于铁含量高,因而不宜用于制造陶瓷磨具。

(9)矾土烧结刚玉

矾土烧结刚玉是唯一不用电炉冶炼的刚玉,它是用优质熟矾土(Al2O3含量85%以上)经湿法球磨至3微米的微粒料浆(球磨时应加粘结剂),再经压滤成型为各种几何形状的磨粒,在1500℃下烧结。

矾土烧结刚玉的主要化学成份是:Al2O3(85~88%)、SiO2(3~4%)、TiO2(3.5~4.5%)、Fe2O3(5.6~6.5%)。它具有α——Al2O3微晶结构,韧性高,可承受较大的磨削压力而不至于破碎,并能切削较厚的金属层,横向进给可高达6mm以上。磨料的形状可制成各种柱形体,这是所有磨料中唯一的特例,适用于重负荷荒磨。

2. 碳化物系列人造磨料

(1)碳化桂

碳化硅是以石英、石油焦炭为主料,水粉、食盐为辅料按一定比例混匀后装入电阻炉内,通过高温冶炼而制成的人造磨料。

碳化硅分黑绿两种:黑碳化硅呈黑色或蓝黑色,绿碳化硅呈绿色或蓝绿色。在制造过程中,生产绿色碳化硅的特点在于采用较纯的原材料,炉料中加入食盐,它可促进产品呈绿色。绿色碳化硅的纯度要高于黑色碳化硅。

碳化硅不与任何酸起反应,但碱性氧化物的熔体能促使碳化硅的分解。

黑色碳化硅与刚玉系人造磨料相比,硬度较高、脆性较大,适用于加工抗张强度较低的金属及非金属材料,如灰铸铁、黄铜、铅等有色金属,以及陶瓷、玻璃厂料等硬质脆性材料。

绿色碳化硅与黑色碳化硅相比,其纯度、硬度、脆性稍大,适用于加工硬而脆的材料,如硬质合金、玻璃、玛瑙等,也广泛用于量具、刃具、模具的精磨及飞机、汽车、船舶等发动机气缸的珩磨。

随着工业的发展和科学技术的进步,碳化硅的非磨削用途在不断扩大,在耐炎材料方面用于制作各种高级耐炎制品,如垫板、出铁槽、坩锅熔池等;在冶金工业上作为炼钢脱氧剂,可以节电,缩短冶炼时间,改善操作环境;在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件——硅碳棒。碳化硅的烧结制品可作固定电阻器,在工程上还可作防滑防腐蚀剂。碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用。

(2) 铈碳化硅(CC)

铈碳化硅是在碳化硅的炉料内不加食盐而添加微量的氧化铈(CeO2)冶炼出来的,其外观和绿碳化硅相似,显微硬度为36.29Gpa。与绿碳化硅相比,其铈碳化硅的显微硬度、单颗粒抗压强度、韧性等均比绿碳化硅高。

由于铈碳化硅的物理性能有所改弯,因此,其磨削效果也得到了一定的改善。试验证明磨钛合金时,铈碳化硅与绿碳化硅相比,切削效率提高近一倍,并且火花较小;磨铸铁时,当进刀量为0.01mm时,铈碳化硅的耐用度比绿碳化硅砂轮提高18.9%,磨削比提高9.6%,当进刀量为0.02mm时,其耐用度提高27.4%,磨削比提高74.1%。由此可见,用铈碳化硅磨削铸铁进刀量时,其效果比绿碳化硅提高的更显著。磨硬质合金的效果与绿碳化硅相近,磨削CO5Si M5Al 5F-6等难磨高速钢,其效果与单晶刚玉相似。

(3) 碳化硼(BC)

碳化硼(B4C)是以硼酸(H3BO3)和炭素材料为原料,在电弧炉内经1700~2300℃的高温冶炼,由碳直接还原熔融的硼酐(B2O3)而制得。

碳化硼是一种具有金属光泽的灰黑色粉末,是一种超硬材料。在空气中加热至500℃时,碳化硼开始氧化当温度达到800~900℃时,其氧化作用更为显著。碳化硼曾用来代替金刚石研磨硬质合金刀具。其烧结制品可以代替金刚石作为砂轮的修整工具,适用于精磨碳钨合金、碳钛合金、烧结刚玉、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料制品。

(4) 碳硅硼

碳硅硼是以硼酸、石英砂、石墨为原料,在电弧炉内经高温冶炼而成,呈灰黑色,其硬度次于氮化硼高于碳化硼,脆性大,适用于硬质合金、半导师体、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料的加工。

3. 超硬系列人造磨料

(1)金刚石(JR)

金刚石是以石黑为原料,以某些金属或合金为触媒,在高温(1000~2000℃)、高压(557~608Mpa)下,使石墨结构转变为金刚石结构而成。金刚石是已知的最硬物质,具有较高的抗压强度、良好的导热性、化学稳定性、耐磨性,以及较强的切削能力。

金刚石可分为JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五个牌号,其特点和用途如下:

1.JR1型:晶体多为针片状,晶面粗糙,用于制造树脂结合剂金刚石磨具,主要用于硬质合金、陶瓷、玻璃及难磨材料的精磨工序,加工效果好,表面光漫无边际度高,有时也用于半精磨,但不适于重负荷磨削。

2.JR2型:晶体大部分为等积形,适于制造金属结合剂及陶瓷结合剂金刚石磨具。它可承受较大的负荷,用于粗磨、半精磨硬质合金及非金属材料,也可切割光学玻璃、宝石、高硬岩石等。

3.JR3型:晶体较完整,晶面光滑,抗压强度高,用于制造金属结合剂地质钻头、修整工具和切割工具等。

4.JR4型:晶体完整,抗压强度高于JR3,用于制造地质钻头、修整工具和切割工具等。

5.JR5型:颗粒为浅黄或淡黄绿色,多为透明无杂质的完整八面晶体,强度高,适于制造切割锯片,钻头及修整工具等,用于加工硬脆非金属材料。

(2)立方氮化硼

立方氮化硼是以六方氮化硼为原料,减金属或碱土金属或它们的氮化物作触媒,在高压高温下转变为立方晶体的氮化硼。这一转变与石墨转变为金刚石相似。

立方氮化硼是一种新型的超硬磨料,其硬度仅次于金刚石,而热稳定性、化学稳定性均优于金刚石,特别是对铁族金属的化学惰性好,不易与钢材起反应,磨既硬又韧的钢材时具有独特的优点,耐磨性比普通磨料高30~40倍,在加工高速钢、合金钢、耐热钢时,其工作能力在大超过金刚石磨具的工作能力。亦可作为磨加工硬质合金及非金属材料使用。


刚玉为什么无解理,硬度大

刚玉
corundum
成分为铝的氧化物(Al2O3)矿物。因莫氏硬度高达9,主要用作高档磨料。晶体属三方晶系,多呈腰鼓形的六方柱状,有的呈针状或板状。集合体呈块状或柱状。通常呈白、灰、黄等色。若含少量Cr3+呈红色,名红宝石;若含少量Ti4+和Fe2+则呈蓝色,名蓝宝石;有的晶体中含有六次对称分布的针状金红石或其他包裹体,则可产生六射星芒,称星光红宝石或星光蓝宝石,都是名贵宝石。刚玉为玻璃光泽,无解理,但因常存在依底面或菱面体面形成的聚片双晶而出现裂理。比重3.98。产于相对贫硅的火成岩和变质岩中,并常见于冲积砂矿中。美国的北卡罗林纳州和乔治亚州,俄罗斯的乌拉尔山脉、南非特兰斯瓦等为主要产地。【摘要】
刚玉为什么无解理,硬度大【提问】
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刚玉
corundum
成分为铝的氧化物(Al2O3)矿物。因莫氏硬度高达9,主要用作高档磨料。晶体属三方晶系,多呈腰鼓形的六方柱状,有的呈针状或板状。集合体呈块状或柱状。通常呈白、灰、黄等色。若含少量Cr3+呈红色,名红宝石;若含少量Ti4+和Fe2+则呈蓝色,名蓝宝石;有的晶体中含有六次对称分布的针状金红石或其他包裹体,则可产生六射星芒,称星光红宝石或星光蓝宝石,都是名贵宝石。刚玉为玻璃光泽,无解理,但因常存在依底面或菱面体面形成的聚片双晶而出现裂理。比重3.98。产于相对贫硅的火成岩和变质岩中,并常见于冲积砂矿中。美国的北卡罗林纳州和乔治亚州,俄罗斯的乌拉尔山脉、南非特兰斯瓦等为主要产地。【回答】


刚玉的理化性质

刚玉Al2O3的同质异像主要有三种变体,分别为α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、,根据X衍射分析确还有η-Al2O3(等轴晶系)、ρ-Al2O3(晶系不确定)、χ-Al2O3(六方晶系)、κ-Al2O3(六方晶系)、δ-Al2O3(四方晶系)、θ-Al2O3(单斜晶系)。刚玉颜色多种,有无色、白、金黄(色素离子Ni、Cr)、黄(色素离子Ni)、红(色素离子Cr)、蓝(色素离子Ti、Fe)、绿(色素离子Co、Ni、V)、紫(Ti、Fe、Cr)、棕、黑(色素离子Fe、Fe)、白炽灯下蓝紫、日光灯下红紫效应(色素离子V)。刚玉是一种由氧化铝(Al2O3)的结晶形成的宝石。掺有金属铬的刚玉颜色鲜红,一般称之为红宝石;而蓝色或没有色的刚玉,普遍都会被归入蓝宝石的类别。刚玉在摩氏硬度表中位列第9级。比重为4.00,有六角柱体的晶格结构。有着刚玉的硬度,和相对比钻石更低廉的价钱,它成为了砂纸及研磨工具的好材料。刚玉有玻璃光泽,硬度9。比重3.95-4.10。在高温富铝贫硅C的条件下形成,主要与岩浆作用、接触变质及区域变质作用有关。刚玉是铝矾土为主要原料经矿业炉炼出的人造材料,可做磨料和耐火材料。纯度较高的为白色叫白刚玉,含有少量杂质的为棕色叫棕刚玉。化学成份是Al2O3 。常含微量的杂质元素Cr、Ti、Fe、V等。这些杂质的存在方式为:3+①以类质同象替代Al 。②机械混入的氧化物。晶体形态形成于高温富铝、贫硅的条件下。在内生作用中,产于富铝、贫硅的岩浆岩和伟晶岩中,与长石、尖晶石等共生。在变质作用中,产于片麻岩中者与矽卡岩、磁铁矿、白云母等共生;产于岩浆岩与石灰岩接触带中者与方解石、磁铁矿、绿帘石等共生,是岩浆岩去硅作用的产物。属于三方晶系,晶形常呈完好的六方柱状或桶装,柱面上常发育斜条纹或横纹,底面上有时可见三角形裂开纹;集合体呈粒状。颜色十分丰富,几乎包括了可见光谱中的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的所有颜色。纯净的刚玉是无色的,当含有不同的微量元素时而呈现不同颜色。光泽及透明度透明-不透明,抛光表面具亮玻璃光泽或亚金刚光泽。折射率1.762-1.770(+0.009,-0.005)。双折率0.008-0.010多色性均具有二色性,一般表现为不同深浅的颜色,红宝石、蓝色蓝宝石二色性较强,其它颜色的蓝宝石稍弱。发光性长短波紫外线下红宝石均可发现红色荧光,且长波下的强度高于短波下,日光也可激发其红色荧光,但含Fe高者荧光较弱。蓝宝石一般无荧光,但含Cr的斯里兰卡和美国蒙大拿州蓝宝石有时呈粉色荧光。而斯里兰卡产的一些黄色蓝宝石可具杏黄色或橙黄色荧光。硬度刚玉的摩氏硬度为9,是迄今为止自然界中所发现的、硬度仅次于钻石的第二号高硬度物质。比重多数宝石级样品的比重变化于3.99-4.00之间。Cr、Fe等杂质元素含量影响着比重值的大小,含量越高,比重越大。熔点高达2000℃-2030℃。

刚玉的成分是什麽物质?元素化学式是啥?

刚玉  红宝石和蓝宝石(姐妹宝石)
  红宝石和蓝宝石都属于刚玉矿物,基本化学成份为Al2O3。除星光效应外,只有半透明-透明且色彩鲜艳的刚玉才能做宝石。红色的称为红宝石,而其他色调的刚玉在商业上统称蓝宝石。

化学成份:是Al2O3 。常含微量的杂质元素Cr、Ti、Fe、V等。这些杂质的存在方式为:
  3+
  ①以类质同象替代Al 。
  ②机械混入的氧化物。
  晶体形态:
  板状晶体多产于富硅、贫碱的接触变质岩中。柱状、桶状晶体多产于含硅、富碱的碱性橄榄玄武岩中,且多具深色溶蚀壳。
  颜 色:
  十分丰富,几乎包括了可见光谱中的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的所有颜色。
  纯净的刚玉是无色的,当含有不同的微量元素时而呈现不同颜色。
  光泽及透明度:
  透明-不透明,抛光表面具亮玻璃光泽或亚金刚光泽。
  折射率:
  1.762-1.770。
  多色性:
  均具有二色性,一般表现为不同深浅的颜色,红宝石、蓝色蓝宝石二色性较强,其它颜色的蓝宝石稍弱。
  发光性:
  长短波紫外线下红宝石均可发现红色荧光,且长波下的强度高于短波下,日光也可激发其红色荧光,但含Fe高者荧光较弱。蓝宝石一般无荧光,但含Cr的斯里兰卡和美国蒙大拿州蓝宝石有时呈粉色荧 光。而斯里兰卡产的一些黄色蓝宝石可具杏黄色或橙黄色荧光。
  硬度:
  刚玉的摩氏硬度为9,是迄今为止自然界中所发现的、硬度仅次于钻石的第二号高硬度物质。
  比重:
  多数宝石级样品的比重变化于3.99-4.00之间。Cr、Fe等杂质元素含量影响着比重值的大小,含量越高,比重越大。
  熔点:高达2000摄氏度-2030摄氏度。


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