Алмаз
(Легенда и действительность.)
Алмаз! Це
назва відома кожному. З ним асоціюється уявлення про незрівнянному
блиску і непревзайденной твердості. З другою властивістю пов'язана і назва
мінералу, яке відбувається або від арабського слова ал-мас ( "твердий"), або
від грецького адамас ( "непереборний", "незламний ").
Алмази здавна використовувалися як самих вишуканих прикрас.
Ювеліри поділяють алмази майже на тисячі сортів залежно від прозорості,
тону, густоти і рівномірності забарвлення, наявність тріщин, мінеральних включень і
деяких інших ознак. Наприкінці 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 галузях народного господарства? У 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, що застосовуються
для виготовлення різців. Алмаз застосовується при буріння гірських порід і
механічній обробці самих різноманітних матеріалів, для протягування (волочіння)
тонкої проволоки, як абразив і т.п.
Більше половини видобутку технічних алмазів йде на виготовлення
спеціального інструментів для обробної промисловості. Застосування алмазних
різців і свердел на обробці кольорових і чорних металів, твердих і надтвердих
сплавів, скла, каучуку, пласмасс 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 токарної обробки пластмас навіть в сотні разів!),
але одночасно значно покращується якість продукції. Оброблені
алмазним різцем поверхню не потребують 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
кількості використовують тонку проволоки, що виготовляється з різних При цьому
пред'являються строгі вимоги до кругової формі і незмінності діаметра
поперечного перерізу проволоки при високій чистоті поверхності.Такая проволка з
твердих металів і сплавів (вольфраму, хромоникельовой сталі та ін) може бути
виготовлена лише з помощ'ю алмазних фільер.Фільери представляють собою
пластинчасті алмази з просвердленими в них найтоншими оверстіямі.
Широке застосування в промисловості знаходять і алмазні порошки. Їх
отримують шляхом дроблення низькосортних природних алмазів, а також виготовляють
на спеціальних підприємствах по виробництво 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
тонких глибоких отворів у твердих і хрубкіх матеріалах.
Алмазні порошки знаходять застосування на гранувальних фабриках, де все
самоцвіти, і в тому числі алмази, піддаються органіці і шліфовці, завдяки
чому непоказні до цього каміння стають таємниче світяться або
сліпуче блискучими коштовностями, до не повторимо красі котрих ніхто
не залишиться байдужим. У алмазі під дією зарядженої частці відбувається
світлова спалах і виникає імпульс струму. Ці властивості дозволяють використовувати
алмази в якості детекторів ядерного випромінювання. Савчин алмазів і
виникнення імпульсів електричного струму при опроміненні дозволяє застосовувати
їх у лічильниках швидких частинок. Алмаз в якості такого лічильника має
незаперечними перевагами в порівнянні з газовими та іншими кристалічними
приладами.
У Радянському Союзі після відкриття якутських родовищ була створена
алмазодобувна промисловість. У значних масштабах у нас виробляються і
синтетичні алмази.
Алмазом, як і іншим кристалічним тіл, властива анізотропія
деяких характеристик у 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 не обходимо
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 своєрідної 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 й тисячі разів. У 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 самий високий (порівняно з іншими
відомими матеріалами) модуль пружності і найнижчий коефіцієнт стиснення.
Термічні властивості. Температура плавлення алмазу становить
3700-4000'C. На повітрі алмаз згоряє при 850-1000'С, а в струмені чистого
кисню горить слабо-блакитним полум'ям при 720-800'С, повністю перетворюючись на
кінцевому рахунку на 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). Ця властивість алмазу враховується при вставці його в оправу з
різних металів та 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 й обумовлює в поєднанні з твердістю непревзайденние якості
алмазів як дорогоцінних каменів. Висока переломлення в сукупності з
надзвичайно сильною дисперсією викликає характерний блиск відполірованого
алмазу, названим алмазним.
Одним з важливих властивостей алмазів є люмінесценція. Під дією
сонячного світла і особливо катодних, ультрафіолетових і рентгенівських променів
алмази починають люмінесціровать - 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 видобування алмазів з породи.
Форма кристалів. Більша 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 найдрібніших
зерен алмазу. Вони підрозділяються на борт, баллас і Карбонад. Бортом зазвичай
називають неправильні дрібнозернисті зростки. Балласи представляють собою
кулясті агрегати, радіально-променевого будови, Карбонад - тонкозернисті
агрегати, що мають масивне, пористе, коксовідное і шлаковідное будову.
Найбільше цінуються масивні карбонад, покриття емалевідной скоринкою, яка
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, Вайшії і шудри. До брахманам ставилися
прозрание високоякісні кристали, до кшатрія і Вайшії - камені камені
більше низькосортні з червоним відтінком, до шудри - найбільш
низькоякісні алмази сірого кольору. Відповідно шудри оцінювалися в
чверть, Вайшії - на половину, а кшатрії - у 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, тобто
уявлення про умови утворення тих чи інших груп алмазів. У Радянському
Союзі найбільше распростроненіе отримали класифікаційні схеми Ю. Л. Орлова та
З. В. Бартошінского. У той же час ювеліри, підходячи до цього питання зі своїх
позицій, розділяють алмази майже на тисячу сортів залежно від прозорості,
тону, густоти і рівномірності забарвлення, наявності тріщин, мінеральних включень і
деяких інших ознак.
У нашій країні прийнята класифікація, де враховується якість алмазів,
їх розмірність, маса і сфера застосування. За якістю визначається 9 категорій
природного алмазної сировини. До категорій 1 і 2 віднесені ювелірні алмази, до
іншим - різні сорти технічних. У свою чергу, категорії
підрозділяються на групи з урахуванням маси і розмірів кристалів, а групи - на
підгрупи з зазначенням галузі використання алмазів.
Список
літератури
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.studentu.ru/
