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      人造金剛石的幾個性能指標

      關鍵詞 人造金剛石|2022-05-13 10:02:20|來源 中國超硬材料網
      摘要 ?隨著人造金剛石產品與制品在世界各國的迅速發展,人造金剛石質量、性能檢測技術水平也得以相應地發展,而且越來越引起有關人士的高度重視。甚至一些國際知名的公司、廠家,將人造金剛石質量評...

      隨著人造金剛石產品與制品在世界各國的迅速發展,人造金剛石質量、性能檢測技術水平也得以相應地發展,而且越來越引起有關人士的高度重視。甚至一些國際知名的公司、廠家,將人造金剛石質量評價、性能檢測技術視為“對外競爭的王牌”,而不惜投入較大的人力、財力、物力進行深入研究。
             人造金剛石單晶的主要檢測項目有:粒度組成、沖擊韌性(沖擊強度)、磁化率、熱穩定性等。

             以下介紹其中幾個檢測項目:

             人造金剛石粒度測定

             1.磨料級金剛石粒度分級及檢測
             關于磨料級人造金剛石的粒度分級、公稱尺寸及檢測方法,已有國際標準(ISO6106-1979),西歐共同體、美國、日本、德國、英國等關于金剛石磨料粒度的尺寸系列與ISO標準是基本一致的。
             2.微粉級金剛石粒度分級及檢測
             關于金剛石微粉的粒度分級、公稱尺寸及檢測方法,各個國家(公司)之間的差別較大。
             我國的現行機械行業標準規定,以相似圓直徑D表示的公稱尺寸范圍,與顆粒寬度B的關系式為B=D/1.29。測量時,首先測出顆粒的最大投影寬度B,然后按公式B=D/1.29(D=1.29B)計算出顆粒尺寸D。
             粒度檢測方法還有:
             (1)篩分法:不能用于40μm以細的樣品,且其結果受人為因素和篩孔變形影響較大;
             (2)沉降法:對超細粒子的測試速度比較慢,同時因環境溫度影響,超細粒子間會存在再凝聚現象,使得測試誤差比較大;
             (3)庫爾特計數器法:測試粒子的分布范圍比較窄,小孔容易被顆粒堵塞,且要求介質具備嚴格的導電特性;電鏡儀器不僅價格高昂,而且既不能反映粒子的整體狀況,也容易使人忽略團聚體的存在;
             (4)激光衍射法:具有操作簡便,測試速度快,測試范圍廣,數據可靠,測試重復性好,自動化程度高,可進行在線測量和干法測量等優點,因而,被廣泛應用于微米、亞微米級顆粒的測試中。激光衍射法只是在部分企業中被用作自檢,并沒有被行業上認可和推廣。

             (5)雙圈法(即顆粒外形投影的外接圓直徑與內切圓直徑的平均值),例如DeBeers公司使用這種方法。

      人造金剛石沖擊韌性測定

             金剛石磨料沖擊韌性的定義是:在規定的沖擊條件下,金剛石磨料的抗破碎能力。具體而言,先通過篩分,取其樣品的基本粒,連同一定規格數量的鋼球一起裝入鋼體試樣管,在沖擊裝置上以一定的頻率沖擊一定的次數(轉數),然后再篩分。以其未破碎率(沖擊后篩上物的量與其原始量之比),用百分數表示,作為其沖擊韌性值。后來又進一步提出第二種表示方法,即在第一種方法測定結果的基礎上,通過進一步的換算與調整,最后以未破碎率為50%時的沖擊次數(又稱半破碎次數)表征樣品的沖擊韌性。

             測定人造金剛石單晶體的沖擊韌性(沖擊強度),比測定其單顆粒靜壓強度,更能客觀地反映其實際使用效果和質量情況。同時,測定沖擊韌性還具有樣品代表性好。測定結果誤差小等優點。

             人造金剛石磁化率測定

             金剛石是由碳原子構成的,純凈的金剛石應該是不感磁的。人造金剛石由于合成時使用金屬做觸媒,內部含有不同量的金屬雜質,尤其是晶體內部的包裹體,致使金剛石具有了磁性;人造金剛石磁性(磁化率)的大小,不僅與其內部雜質和包裹體含量、成份具有直接的關系,而且也與其它的理化性質和質量指標(例如:韌性、強度、比重、熱穩定性、色澤、透明度等)以及用途和分類等具有密切的關系。
             磁化率測定方法、儀器有很多種,例如電磁力天平法、永磁力天平法、等磁力天平法、電磁感應法、沖擊法、電橋法等等。

             金剛石雜質的檢驗方法,傳統上是消耗性的,不僅消費較多的人力、物力,而且消耗很多寶貴的金剛石。因此,探討、采用快速有效的無損檢測金剛石中包裹體雜質含量的方法、儀器,具有重要的科學意義。

             人造金剛石熱穩定性測定

             各種人造金剛石制品所加工的對象,通常硬度都是相當高的,在加工過程中往往產生大量熱量,其工作環境有時可高達1000℃以上。而磨粒級金剛石的熱穩定溫度(石墨化、氧化溫度)一般在750℃以上,1000℃以下范圍內,微粉級金剛石的熱穩定溫度更低。如果金剛石制品的使用環境溫度超過其熱穩定溫度,由于金剛石本身的石墨化與氧化作用,其強度急劇下降,加工效率、效果也會隨之迅速下降。另外,一般金剛石制品需要在較高溫度下壓制、燒結制成,其壓制、燒結溫度也必須控制在金剛石熱穩定溫度(強度突變溫度)以下。由此可見,測定金剛石的熱穩定性,具有相當重要的作用。
             國外較大型的人造金剛石生產企業、公司等,均將人造金剛石的熱穩定性,作為評價其質量、性能優劣的重要指標與必檢項目之一。
             利用差熱分析(DTA)或熱重分析(TGA)方法都可以測定金剛石的熱穩定性。也可以二者同時測定,互相驗證。
             熱重分析法測定人造金剛石的熱穩定性,測定結果重復性好,精度高,試樣用量少,快速簡便,并可以直接得出整個升溫過程中每個溫度點的金剛石試樣失重量(毫克)與失重率(百分比)。因此,是應予推廣的行之有效的方法。

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