Використання алмазів
Алмаз - це назва відома кожному. З ним асоціюється уявлення про незрівнянному блиску і неперевершеною твердості. З другою властивістю пов'язана і назва мінералу, яке відбувається або від арабського слова алмас (твердейший), або від грецького адамас (нездоланний, незламний).
Алмази здавна використовувалися як самих вишуканих прикрас. Ювеліри поділяють алмази майже на тисячі сортів залежно від прозорості, тони, густоти і рівномірності забарвлення, наявність тріщин, мінеральних включень і деяких інших ознак. В кінці двадцятого століття алмази починають застосовуватися на виробництві. В даний час економічний потенціал найбільш розвинених держав значною мірою зв'язується з використанням ними алмазів.
Які ж властивості алмазу визначають його широке використання в самих різних областях народного господарства? В першу чергу, звичайно, виняткова твердість, яка, якщо судити по швидкості стирання, в 150 разів вище, ніж у корунду, і в десятки разів краще, ніж у кращих сплавів, застосовуваних для виготовлення різців. Алмаз застосовується при бурінні гірських порід і механічній обробці найрізноманітніших матеріалів, для протягування (волочіння) тонкої дроту, як абразив і т. П.
Більше половини видобутку технічних алмазів йде на виготовлення спеціального інструменту для обробної промисловості. Застосування алмазних різців і свердел на обробці кольорових і чорних металів, твердих і надтвердих сплавів, скла, каучуку, пластмас та інших синтетичних речовин дає величезний економічний ефект у порівнянні з використанням твердосплавного інструменту. Надзвичайно важливо, що при цьому не тільки в десятки разів підвищує продуктивність праці (при токарній обробці пластмас навіть в сотні разів!), Але одночасно значно поліпшується якість продукції. Оброблені алмазним різцем поверхні не вимагають шліфування, на них практично відсутні мікро тріщини, в результаті чого багато разів збільшується термін служби одержуваних деталей.
Практично всі сучасні галузі промисловості, в першу чергу електротехнічна, радіоелектронна та приладобудівна, у величезних кількостях використовують тонкий дріт, що виготовляється з різних матеріалів. При цьому пред'являються строгі вимоги до кругової формі і незмінності діаметра поперечного перерізу дроту при високій чистоті поверхні. Така дріт з твердих металів і сплавів (вольфраму, хромоникельовой сталі та ін.) Може бути виготовлена лише за допомогою алмазних фільєр. Фільєри представляють собою пластинчасті алмази з просвердленими в них найтоншими отворами.
Широке застосування в промисловості знаходять і алмазні порошки. Їх отримують шляхом дроблення низькосортних природних алмазів, а також виготовляють на спеціальних підприємствах з виробництва синтетичних алмазів. Алмазні порошки використовуються в дискових алмазних пилах, мелкоалмазних бурових коронках, спеціальних напилок і як абразив. Тільки з застосуванням алмазних порошків вдалося створити унікальні свердла, які забезпечують отримання глибоких тонких отворів в твердих і тендітних матеріалах.
Алмазні порошки знаходять застосування на гранувальних фабриках, де всі самоцвіти, і в тому числі алмази, піддаються шліфуванні, завдяки чому непоказні до цього каміння стають таємниче світяться або сліпуче блискучими коштовностями, до неповторної краси яких ніхто не залишиться байдужим. У алмазі під дією зарядженої частинки відбувається світлова спалах і виникає імпульс струму. Ці властивості дозволяють використовувати алмази в якості детекторів ядерного випромінювання. Світіння алмазів і виникнення імпульсів електричного струму при опроміненні дозволяє застосовувати їх в лічильниках швидких частинок. Алмаз в якості такого лічильника має незаперечні переваги в порівнянні з газовими та іншими кристалічними приладами.
У Росії після відкриття якутських родовищ була створена алмазодобувна промисловість. У значних масштабах у нас виробляються і синтетичні алмази.
властивості алмаза
Алмазом, як і іншим кристалічним тіл, властива анізотропія деяких характеристик в тому числі і анізотропія твердості, що обумовлено особливостями внутрішньої будови кристалів. Твердість змінюється не тільки від межі до межі, але і не рідко в межах однієї грані кристала, що необхідно враховувати при обробці алмаза і під час роботи з алмазним інструментом.
Інші фізико-механічні властивості. Важливе значення має дуже низький коефіцієнт тертя алмазу по металу на повітрі - всього 0. 1, що пов'язано з освітою на поверхні кристала тонких плівок адсорбованого газу, що грають роль своєрідного мастила. Коли такі плівки не утворюються, коефіцієнт тертя зростає і досягає 0. 5-0. 55. Низький коефіцієнт тертя обумовлює виняткову зносостійкість алмазу на стирання, яка перевищує зносостійкість корунду в 90 разів, а інших абразивних матеріалів - в сотні і тисячі разів. В результаті, наприклад, при шліфуванні виробів з твердих сплавів алмазного порошку витрачається в 600-3000 разів менше, ніж будь-якого іншого абразиву.
Для алмазу також характерні найвищий (в порівнянні з іншими відомими матеріалами) модуль пружності і найнижчий коефіцієнт стиснення.
Термічні властивості. Температура плавлення алмазу становить 3700-4000`C. На повітрі алмаз згорає при 850-1000`С, а в струмені чистого кисню горить слабо-блакитним полум'ям при 720-800`С, повністю перетворюючись в кінцевому рахунку в вуглекислий газ. При нагріванні до 2000-3000`С без доступу повітря алмаз переходить в графіт.
Розглянутий мінерал володіє виключно високою теплопровідністю, що обумовлює швидкий відхід тепла, що виникає в процесі обробки деталей інструментом, виготовленим з нього. Крім того, для алмазу характерний низький температурний коефіцієнт лінійного розширення (нижче, ніж у твердих сплавів і сталі). Це властивість алмазу враховується при вставці його в оправу з різних металів і інших матеріалів.
Оптичні властивості. Середній показник заломлення безбарвних кристалів алмазу в жовтому кольорі дорівнює приблизно 2. 417, а для різних кольорів спектра він варіює від 2. 402 (для червоного) до 2. 465 (для фіолетового). Здатність кристалів розкладати білий колір на окремі складові називається дисперсією. Для алмазу дисперсія дорівнює 0. 063. Як показники заломлення, так і дисперсія алмазу набагато перевищують аналогічні властивості всіх інших природних прозорих речовин, що і обумовлює в поєднанні з твердістю неперевершені якості алмазів як дорогоцінних каменів. Висока переломлення в сукупності з надзвичайно сильною дисперсією викликає характерний блиск відполірованого алмаза, названим алмазним.
Одним з важливих властивостей алмазів є люмінесценція. Під дією сонячного світла і особливо катодних, ультрафіолетових і рентгенівських променів алмази починають люминесцировать - світитися різними кольорами. Під дією катодного і рентгенівського випромінювання світяться всі різновиди алмазів, а під дією ультрафіолетового - тільки деякі. Рентгенолюмінесценція широко застосовується на практиці для вилучення алмазів з породи.
форма кристалів
Велика частина алмазів зустрічається в природі у вигляді окремих добре оформлених кристалів або їх уламків. Переважають октаедра, ромбододекаедри і куби, а також їх комбінації. Це кристали з рівними плоскими гранями. Так їх і називають - плоскограннимі. Рідше зустрічаються крівогранние, округлі кристали, проте в деяких родовищах вони переважають. Найчастіше кристали алмазу зростаються один з одним або ж як би проростають один одного, утворюючи відповідно так звані двійники зрощення і проростання.
Практично у всіх алмазних родовищах присутні мікро і скритокрісталліческіе агрегати, складені сотнями тісно зрощених дрібних зерен алмазу. Вони підрозділяються на борт, баллас і карбонадо. Бортом зазвичай називають неправильні дрібнозернисті зростки. Балласи представляють собою кулясті агрегати, радіально-променевого будови, карбонадо - тонкозернисті агрегати, що мають масивне, пористе, коксовідное і шлаковідное будова. Найбільш цінуються масивні карбонад, покриття емалевідной скоринкою, що твердіше самого алмазного ядра. Карбонад незамінні для виготовлення алмазних бурових коронок.
Класифікація алмазів
Спроби класифікувати алмази робилися з незапам'ятних часів. Так, стародавні індуси поділяли алмази, як і людей, на чотири касти: брахмани, кшатрії, вайшии і шудри. До брахманам ставилися прозрание високоякісні кристали, до кшатрія і Вайшії - камені камені більше низькосортні з червонуватим відтінком, до шудри - найбільш низькоякісні алмази сірого кольору. Відповідно шудри оцінювалися в чверть, вайшии - в половину, а кшатрії - в три чверті вартості брахманів.
В даний час існує безліч класифікацій алмазів, заснованих на різних принципах. В одних класифікаційних схемах зроблені спроби врахувати всі властивості алмазів, в інших - в основу покладено генетичний принцип, т. Е. Уявлення про умови утворення тих чи інших груп алмазів. У Росії найбільшого поширення набули класифікаційні схеми Ю. Л. Орлова та З. В. Бартошінского. У той же час ювеліри, підходячи до цього питання зі своїх позицій, поділяють алмази майже на тисячу сортів залежно від прозорості, тони, густоти і рівномірності забарвлення, наявності тріщин, мінеральних включень і деяких інших ознак.
У Росії прийнята класифікація, де враховується якість алмазів, їх розмірність, маса і сфера застосування. За якістю визначається 9 категорій природного алмазної сировини. До категорій 1 та 2 віднесені ювелірні алмази, до решти - різні сорти технічних. У свою чергу, категорії поділяються на групи з урахуванням маси і розмірів кристалів, а групи - на підгрупи з зазначенням галузі використання алмазів.
У стародавні часи і в середні віки алмазу приписували численні містичні властивості, він вважався могутнім талісманом, що забезпечує власнику силу, хоробрість, непереможність в бою, він нібито нейтралізував дію магніту на залізо, не піддавався ударам молота, але розм'якшувався в теплій цапиною крові і т. д .; алмазний порошок вважався смертельною отрутою.
АЛМАЗИ бувають:
Аласонскій, Колорадський, Альпійський, Аляскинский, Аляскинский чорний, Арабська, Арабська магічний, Арканзанскій, Бакай, Баффа, Богемський, Борхольмскій, Бразильський, Брайтонський, Бріансонскій, Брістольський, Східний, Дофінейскій, Західний, Зірчастий, Капській, Кайенский, Кейпмейскій, Кіллікранскій, колорадський. Корнуєльский, Лейк-джоржскій, Ліппскій, Мармароський, Матарскій, Медокскій, Мексиканський, Невади, Німецький, Рейнський, Сибірський, Уральський, Херкімерскій, Цейлонський, Шаумбергскій, Чорний.
Які ж властивості алмазу визначають його широке використання в самих різних областях народного господарства?