Реферат на тему:
Элементарная ячейка алмаза
Алма́з (от араб. ألماس, ’almās, тур. elmas, которое идёт через арабск. из др.-греч. ἀδάμας — «несокрушимый») — минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях метастабилен т.е. может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит[1].
Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость, наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)[2], большие показатель преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,5—0,55. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия. Энергия кристалла составляет 105 Дж/г-ат, энергия связи 700 Дж/г-ат — менее 1 % от энергии кристалла.
Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в конечном счёте в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут[1]. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Способность кристаллов разлагать белый свет на отдельные составляющие называется дисперсией. Для алмаза дисперсия равна 0,063.
Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.
Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета) делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом и рубином, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придаёт алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый алмаз называется бриллиантом.
Сингония кубическая, кристаллическая решётка — кубическая гранецентрированная, а = 0,357 нм, z = 4, пространственная группа Fd3m (по Герману — Могену). Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³-гибридизации. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость алмаза.
Схематическое изображение кристаллической решетки алмаза
Подавляющее большинство ювелирных алмазов — алмазы жёлтого и коричневого цвета. Для алмазов жёлтых оттенков характерен дефект структуры Н −3. В зависимости от концентрации этих дефектов возможны оттенки жёлтого цвета от едва уловимых до ясно видимых. В бесцветных алмазах, в которых даже спектрофотометром не удается зафиксировать наличие Н −3 дефектов, они также могут присутствовать, если присутствует голубая люминесценция. Только 10—12 % всех исследованных алмазов с ясно видимым жёлтым оттенком, указывающим на присутствие Н −3 центров, не имели голубой люминесценции или она была ослаблена. Это вызвано наличием примесей в структуре алмаза, вызывающих тушение люминесценции. Важным оптическим свойством Н −3 центра является то, что голубой цвет люминесценции является дополнительным к жёлтому оттенку окраски. Это означает, что при равенстве зрительных реакций от интенсивностей излучений этих оттенков их суммарная реакция на глаз оценщика будет такой же, как от бесцветного (белого) излучения; то есть при определенных условиях жёлтый оттенок окраски компенсируется голубым оттенком люминесценции. В общем случае имеется неравенство интенсивностей окраски по зонам и неравенство визуальных реакций от жёлтого цвета окраски и голубого цвета люминесценции. Можно рассматривать люминесценцию как фактор «компенсации» жёлтой окраски, действующий со знаком «плюс» или «минус». Из этого следует ряд практических выводов, важных для некоторых аспектов оценки алмазов и их разметки перед распиливанием.
Необходимо учитывать совместное воздействие на глаз сортировщика жёлтого оттенка окраски и голубого оттенка люминесценции кристалла. Поэтому следует алмазы первого цвета разделять на те, из которых могут получиться бриллианты высших цветов, и на те, из которых они не могут быть получены. При входном контроле кристаллов из общего числа следует извлечь все нелюминесцирующие алмазы без малейшего присутствия жёлтого оттенка (допускается слабый коричневый нацвет) и с пропусканием более 70 %. Эти алмазы могут рассматриваться как исходные кристаллы для получения бриллиантов 1,2 цвета. Количество их достигает не более 1—3 % от общего числа[3].
Каждый цветной бриллиант — совершенно уникальное произведение природы. Существуют редкие цвета алмазов: розовый, синий, зеленый и даже красный[4].
Примеры некоторых цветных бриллиантов:
Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки[5].
Обработанный алмаз
Алмаз — редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет назад алмазы в промышленных масштабах добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовые трубки, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях.
О происхождении и возрасте алмазов до сих пор нет точных научных данных. Учёные придерживаются разных гипотез — магматической, мантийной, метеоритной, флюидной, есть даже несколько экзотических теорий. Большинство склоняются к магматической и мантийной теориям, к тому, что атомы углерода под большим давлением (как правило, 50000 атмосфер) и на большой (примерно 200 км) глубине формируют кубическую кристаллическую решётку — собственно алмаз. Камни выносятся на поверхность вулканической магмой во время формирования так называемых «трубок взрыва».
Возраст алмазов, по данным некоторых исследований, может быть от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет.
Известны метеоритные алмазы, внеземного, возможно — досолнечного, происхождения. Алмазы также образуются при ударном метаморфизме при падении крупных метеоритов, например, в Попигайской астроблеме на севере Сибири.
Кроме этого, алмазы были найдены в кровлевых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кумдыкульском месторождении алмазов на Кокчетавском массиве в Казахстане.
И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы мелки настолько, что не имеют промышленной ценности.
Промышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.
Согласно материалам Кимберлийского процесса, мировая добыча алмазов в стоимостном выражении в 2008 году составила $12,732 млрд. (выросла на 6,7 % по сравнению с предыдущим годом).
По оценке компании «Де Бирс», в 2004 году добыча алмазов (в стоимостном выражении) в странах-лидерах составила:
В России первый алмаз был найден 4 июля 1829 года на Урале в Пермской губернии на Крестовоздвиженском золотом прииске четырнадцатилетним крепостным Павлом Поповым, который нашёл кристалл, промывая золото в шлиховом лотке. За полукаратный кристалл Павел получил вольную. Павел привёл учёных, участников экспедиции немецкого учёного Александра Гумбольдта, на то место, где он нашёл первый алмаз (сейчас это место называется Алмазный ключик (по одноимённому источнику) и расположено приблизительно в 1 км от пос. Промысла́ недалеко от старой автомобильной дороги, связывающей посёлки Промысла́ и Тёплая Гора Горнозаводского района Пермского края), и там было найдено ещё два небольших кристалла. За 28 лет дальнейших поисков был найден только 131 алмаз общим весом в 60 карат.
Первый алмаз в Сибири был намыт также из шлиха неподалеку от города Енисейска в ноябре 1897 года на реке Мельничной. Размер алмаза составлял 2/3 карата. Из-за малого размера обнаруженного алмаза, и недостатка финансирования разведка алмазов не велась. Следующий алмаз был обнаружен в Сибири в 1948 году.
Поиск алмазов в России вёлся почти полтора века, и только в середине 50-х годов были открыты богатейшие коренные месторождения алмазов в Якутии. 21 августа 1954 года геолог Лариса Попугаева из геологической партии Натальи Николаевны Сарсадских открыла первую кимберлитовую трубку за пределами Южной Африки[6][7]. Её название было символично — «Зарница». Следующей стала трубка «Мир», что тоже было символично после Великой Отечественной войны. Была открыта трубка «Удачная». Такие открытия послужили началом промышленной добычи алмазов на территории СССР. На данный момент львиная доля добываемых в России алмазов приходится на якутские горнообрабатывающие комбинаты. Кроме того, крупные месторождения алмазов находятся на территории Красновишерского района Пермского края, и в Архангельской области: Ломоносовское месторождение на территории Приморского района и месторождение Верхотина (им. В.Гриба) на территории Мезенского района .
В 1694 году итальянские учёные Дж. Аверани и К.-А. Тарджони при попытке сплавить несколько мелких алмазов в один крупный обнаружили, что при сильном нагревании алмаз сгорает, как уголь. В 1772 году Антуан Лавуазье установил, что при сгорании алмаза образуется диоксид углерода[8]. В 1814 году Гемфри Дэви и Майкл Фарадей окончательно доказали, что алмаз является химическим родственником угля и графита.
Открытие натолкнуло учёных на мысль о возможности искусственного создания алмаза. Первая попытка синтеза алмаза была предпринята в 1823 году основателем Харьковского университета Василием Каразиным, который при сухой перегонке древесины при сильном нагреве получил твёрдые кристаллы неизвестного вещества. В 1893 году профессор К. Д. Хрущов при быстром охлаждении расплавленного серебра, насыщенного углеродом, также получил кристаллы, царапавшие стекло и корунд. Его опыт был успешно повторён Анри Муассаном, заменившим серебро на железо. Позже было установлено, что в этих опытах синтезировался не алмаз, а карбид кремния (муассани́т), который имеет очень близкие к алмазу свойства[9].
В 1879 году шотландский химик Джеймс Хэнней обнаружил, что при взаимодействии щелочных металлов с органическими соединениями происходит выделение углерода в виде чешуек графита и предположил, что при проведении подобных реакций в условиях высокого давления углерод может кристаллизоваться в форме алмаза. После ряда экспериментов, в которых смесь парафина, костяного масла и лития длительное время выдерживалась в запаянной нагретой до красного каления стальной трубе, ему удалось получить несколько кристаллов, которые после независимого исследования были признаны алмазами. В научном мире его открытие не было признано, так как считалось, что алмаз не может образовываться при столь низких давлениях и температурах[10]. Повторное исследование образцов Хэннея, проведённое в 1943 году с применением рентгеновского анализа, подтвердило, что полученные кристаллы являются алмазами, однако профессор К. Лонсдейл, проводившая анализ, вновь заявила, что эксперименты Хэннея являются мистификацией[11].
Изображение синтетических алмазов, полученное на растровом электронном микроскопе
В 1961 году появились первые публикации фирмы «DuPont» о реализации идей получения алмаза путём прямого фазового перехода из графита. Синтез производился с использованием энергии взрыва[12], или непосредственно из продуктов взрыва некоторых ВВ, с отрицательным кислородным балансом (работы Шабалина), особенно удобен для получения алмазов троти́л. Это наиболее дешёвый способ получения алмазов, однако, «взрывные алмазы» очень маленькие и пригодны лишь для абразивов и напылений.
В настоящее время существует крупное промышленное производство синтетических алмазов, которое обеспечивает потребности в абразивных материалах. Для синтеза используется несколько способов. Один из них состоит в подготовке высокоуглеродистого сплава никель-марганец и его охлаждении под давлением в формах из твёрдого сплава (типа ВК). Выкристаллизовавшиеся мелкие алмазы отделяют после растворения металлической матрицы в смеси кислот.
Современные способы получения алмазов используют[13] газовую среду, состоящую из 95 % водорода и 5 % углесодержащего газа (пропана, ацетилена), а также высокочастотную плазму, сконцентрированную на подложке, где образуется сам алмаз. Температура газа от 700—850 °C при давлении в тридцать раз меньше атмосферного. В зависимости от технологии синтеза, скорость роста алмазов от 7 до 180 мкм/час на подложке.
Ограненный алмаз (бриллиант) уже многие столетия является популярнейшим и дорогим драгоценным камнем. В то время как цена других драгоценных камней определяется модой и постоянно меняется, алмаз остаётся островком стабильности на бурном рынке драгоценностей. В значительной степени такое устойчивое положение алмаза обусловлено высокой монополизацией этого рынка. Фирма «Де Бирс», на долю которой приходится около 50 % мировой добычи, разрабатывает месторождения Ботсваны, ЮАР, Намибии и Танзании.
До 2000 года на рынке доминировала принадлежащая «Де Бирс» Центральная Сбытовая Организация (ЦСО), скупавшая по долгосрочным соглашениям алмазы как самой «Де Бирс», так и других их крупнейших производителей — России, Австралии, Заира, Анголы и контролировавшая тем самым до 80 % мировой добычи. В периоды превышения предложения над спросом ЦСО складировала «избыточные» алмазы в запасах, препятствуя тем самым снижению цен.
В 90-е годы XX века замедление потребления ювелирных украшений с бриллиантами, совпавшее с ростом добычи алмазов, привело к значительному росту запасов ЦСО. Не имея возможности финансировать постоянный рост запасов, ЦСО пошла на неоднократные снижения цен, что вызвало отказ от торговли с ней целого ряда алмазодобывающих фирм. В 1996 г. от долгосрочных соглашений с Де Бирс отказалась Австралия.
В январе 2003 года Еврокомиссия, проводившая расследование на предмет нарушения антимонопольного законодательства, уведомила De Beers и АЛРОСА о претензиях к их торговому договору о поставках алмазов из России. Суть претензий сводилась к тому, что крупнейший продуцент необработанных природных алмазов, которым являлась Де Бирс, контролировавшая около половины мировой добычи, препятствовал конкуренции, закупая алмазы у не имевшего собственной сбытовой сети второго по величине их производителя - компании Алроса. С целью удовлетворения претензий Еврокомиссии компаниями было принято решение о поэтапном сокращении прямых поставок необработанных алмазов Алроса в адрес Де Бирс. Соглашение о поэтапном сокращении поставок якутских алмазов в адрес De Beers было одобрено Еврокомиссией в декабре 2004 года. Объем поставок алмазов из России в 2005 году ограничивался - 700 млн. долл., в 2006 году - 625 млн. долл., в 2007 году - 550 млн. долл., в 2008 году - 475 млн. долл., в 2009 году - 400 млн. долл., а начиная с 2010 года и далее сумма поставок якутских алмазов в адрес Де Бирс не должна была превышать 275 млн. долл. Поставки российских алмазов в адрес Де Бирс прекратились в конце 2008 года. Толчком к этому послужил глубокий рыночный кризис. Оказавшись перед значительным снижением спроса Де Бирс фактически отказалась от закупок.
В настоящее время торговлю с Де Бирс по долгосрочным соглашениям продолжает только страны, где компания имеет долю в капитале алмазодобывающих компаний - это ЮАР, Ботсвана, Намибия и Танзания.
В 2000 г. Де Бирс объявила о переходе к новой рыночной стратегии, так называемого «предпочитаемого поставщика». Компания отказалась от регулирования рыночных цен на алмазы. Это ознаменовало конец фактически действовавшего картеля на мировом рынке алмазов. В настоящее время цены на природные необработанные алмазы формируются под влиянием рыночных сил, что привело к их колебаниям. Значительное падение цен на алмазы, на величину порядка 30-40 %, произошло в 2005—2006 г. из-за локального превышения предложения над спросом. Вместе с тем, мощности действующих месторождений, степень их выработки, и ожидаемый ввод в эксплуатацию новых рудников позволяют предположить, что в средне- и долгосрочной перспективе на мировом рынке будет наблюдаться устойчивое превышение спроса над предложением, что создаёт предпосылки для роста цен на алмазы.
Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. Потребность в алмазе для промышленного применения вынуждает расширять производство искусственных алмазов. В последнее время проблема решается за счёт кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности. Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д.
Крайне перспективно развитие микроэлектроники на алмазных подложках. Уже есть готовые изделия, обладающие высокой термо- и радиационной стойкостью. Также перспективно использование алмаза, как активного элемента микроэлектроники, особенно в сильноточной и высоковольтной электронике из-за большой величины пробивного напряжения и высокой теплопроводности. При изготовлении полупроводниковых приборов на основе алмаза используются, как правило, допированные плёнки алмаза. Так, допированный бором алмаз имеет p-тип проводимости, фосфором — n-тип. Из-за большой ширины зоны алмазные светодиоды работают в ультрафиолетовой области спектра[14]. В 2004 году в ИФВД РАН впервые синтезировали алмаз [15], имеющий сверхпроводящий переход при температуре 2-5К (зависит от степени легирования). Полученный алмаз представлял собой сильнолегированный бором поликристаллический образец, позже в Японии получили алмазные плёнки, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах 4-12К [16]. Пока сверхпроводимость алмаза представляют интерес лишь с научной точки зрения.
Однако подавляющая часть (по стоимости) природных алмазов используется для производства бриллиантов. Доктор технических наук Дронова Нона Дмитриевна в 2001 году разработала методику оценки алмазного сырья, в которой при определении стоимости крупных кристаллов прогнозируется стоимость бриллиантов, которые могут из них получиться.
Виды огранки алмазов
Огранённый алмаз называется бриллиантом.
Основными типами огранки являются:
Форма огранки бриллианта зависит от формы исходного кристалла алмаза. Чтобы получить бриллиант максимальной стоимости, огранщики стараются свести к минимум потери алмаза при обработке. В зависимости от формы кристалла алмаза, при его обработке теряется 55—70 % веса.
Применительно к технологии обработки, алмазное сырье можно условно разделить на три большие группы:
Основными центрами огранки бриллиантов являются: Индия, специализирующаяся преимущественно на мелких бриллиантах массой до 0,30 карата; Израиль, гранящий бриллианты массой более 0,30 карата; Китай, Россия, Украина, Таиланд, Бельгия, США, при этом в США производят только крупные высококачественные бриллианты, в Китае и Таиланде — мелкие, в России и Бельгии — средние и крупные. Подобная специализация сформировалась в результате различий в оплате труда огранщиков.
wreferat.baza-referat.ru
(Легенда и действительность.)
Алмаз! Это название известно каждому. С ним ассоциируется представление о несравненном блеске и непревзайденной твердости. Со вторым свойством связано и название минерала, которое происходит или от арабского слова ал-мас (“твердейший”), или от греческого адамас (“непреодолимый”, ”несокрушимый”).
Алмазы издавно использовались в качестве самых изысканных украшений. Ювелиры разделяют алмазы почти на тысячи сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличие трещин, минеральных включений и некоторых других признаков. В конце двадцатого века алмазы начинают применятся на производстве. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в значительной мере связывается с использованием ими алмазов.
Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в самых различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость, которая, если судить по скорости истирания, в 150 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз лучше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготавления резцов. Алмаз применяется при бурение горных пород и механической обработке самых разнообразных материалов, для протягивание (волочения) тонкой проволки, в качестве абразива и т.п.
Более половины добычи технических алмазов идет на изготовления специального инсрумента для обрабатывающей промышленности. Применение алмазных резцов и сверл на обработке цветных и черных металов, твердых и сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пласмасс и других синтетических веществ дает огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента. Черезвычайно важно, что при этом не только в десятки раз повышает производительность труда (при токарной обработке пластмасс даже в сотни раз!), но одновременно значительно улучшается качество продукции. Обработанные алмазным резцом поверхность не требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микро трещены, в результате чего многократно увеличивается срок службы получаемых деталей.
Практически все современные отрасли промышленности, в первую очередь электротехническая, радиоэлектронная и приборостроительная, в огромных колличествах используют тонкую проволку, изготавливаемую из различных При этом предъявляются строгие требования к круговой форме и неизменности диаметра поперечного сечения проволки при высокой чистоте поверхности.Такая проволка из твердых металлов и сплавов (вольфрама, хромоникелевой стали и др.) может быть изготовлена лишь с помощъю алмазных фильер.Фильеры представляют собой пластинчатые алмазы с просверленными в них тончайшими оверстиями.
Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробление низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных предприятиях по производство синтетических алмазов. Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах, мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных порошков удалось создать уникальные сверла, которые обеспечивают получение глубоких тонких отверстий в твердых и хрубких материалах.
Алмазные порошки находят применения на гранильных фабриках, где все самоцветы, и в том числе алмазы, подвергаются органике и шлифовке, благодаря чему невзрачные до этого камни становятся таинственно светящимися или ослепительно сверкающими драгоценностями, к не повторимой красоте котрых никто не останется равнодушным. В алмазе под действием заряженной частице происходит световая вспышка и возникает импульс тока. Эти свойства позволяют использовать алмазы в качестве детекторов ядерного излучения. Свечение алмазов и возникновение импульсов электрического тока при облучении позволяет применять их в счетчиках быстрых частиц. Алмаз в качестве такого счетчика обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с газовыми и другими кристаллическими приборами.
В Советском Союзе после открытия якутских месторождений была создана алмазодобывающая промышленность. В значительных масштабах у нас производятся и синтетические алмазы.
Алмазом, как и другим кристаллическим телам, свойственна анизотропия некоторых характеристик в том числе и анизотропия твердости, что обусловленно особенностями внутреннего строения кристаллов. Твердость меняется не только от грани к грани, но и не редко в пределах одной грани кристалла, что не обходимо учитывать при обработке алмаза и при работе с алмазным инструментом.
Прочие физико-механические свойства. Важное значение имеет очень низкий коэффициент трения алмаза по металлу на воздухе — всего 0.1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких пленок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие пленки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0.5-0.55. Низкий коэффициент трения обуславливает исключительную износостойкость алмаза на истирание, которая превышает износостойкость корунда в 90 раз, а других абразивных материалов — в сотни и тысячи раз. В результате, например, при шлифовании изделий из твердых сплавов алмазного порошка расходуется в 600-3000 раз меньше, чем любого другого абразива.
Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия.
Термические свойства. Температура плавления алмаза составляет 3700-4000’C. На воздухе алмаз сгорает при 850-1000’С, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720-800’С, полностью превращаясь в конечном счете в углекислый газ. При нагреве до 2000-3000’С без доступа воздуха алмаз переходит в графит.
Рассматриваемый минерал обладает исключительно высокой теплопроводностью, что обусловливает быстрый отход тепла, возникающего в процессе обработки деталей инструментом, изготовленным из него. Кроме того, для алмаза характерен низкий температурный коэффициент линейного расширения (ниже, чем у твердых сплавов и стали). Это свойство алмаза учитывается при вставке его в оправу из разных металлов и других материалов.
Оптические свойства. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в желтом цвете равен примерно 2.417, а для различных цветов спектра он варьирует от 2.402 (для красного) до 2.465 (для фиолетового). Способность кристалов разлагать белый цвет на отдельные составляющие называется дисперсией. Для алмаза дисперсия равна 0.063. Как показатели преломления, так и дисперсия алмаза намного превышают аналогичные свойства всех других природных прозрачных веществ, что и обусловливает в сочетании с твердостью непревзайденные качества алмазов как драгоценных камней. Высокое преломление в совокупности с чрезвычайно сильной дисперсией вызывает характерный блеск отполированного алмаза, названным алмазным.
Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.
Форма кристаллов. Большая часть алмазов встречается в природе в виде отдельных хорошо оформленных кристаллов или их обломков. Преобладают октаэдры, ромбододекаэдры и кубы, а также их комбинации. Это кристаллы с ровными плоскими гранями. Так их и называют — плоскогранными. Реже встречаются кривогранные, округлые кристаллы, однако в некоторых месторождениях они преобладают. Зачастую кристаллы алмаза срастаются друг с другом или же как бы “прорастают” друг друга, образуя соответственно так называемые двойники срастания и прорастания.
Практически во всех алмазных месторождениях присутствуют микро- и скрытокристаллические агрегаты, сложенные сотнями тесно сросшихся мельчайших зерен алмаза. Они подразделяются на борт, баллас и карбонадо. Бортом обычно называют неправильные мелкозернистые сростки. Балласы представляют собой шарообразные агрегаты, радиально-лучистого строения, карбонадо — тонкозернистые агрегаты, имеющие массивное, пористое, коксовидное и шлаковидное строение. Наиболее ценятся массивные карбонадо, покрытие эмалевидной корочкой, которая тверже самого алмазного ядра. Карбонадо незаменимы для изготовления алмазных буровых коронок.
Классификация алмазов. Попытки классифицировать алмазы предпринимались с незапамятных времен. Так, древние индусы разделяли алмазы, как и людей, на четыре касты: брахманы, кшатрии, вайшии и шудры. К брахманам относились прозраные высококачественные кристаллы, к кшатриям и вайшиям — камни камни более низкосортные с красноватым оттенком, к шудрам — наиболее низкокачественные алмазы серого цвета. Соответственно шудры оценивались в четверть, вайшии — в половину, а кшатрии — в три четверти стоимости брахманов.
В настоящее время существует множество классификаций алмазов, основанных на различных принципах. В одних классификационных схемах сделаны попытки учесть все свойства алмазов, в других — в основу положен генетический принцип, т.е. представления об условиях образования тех или иных групп алмазов. В Советском Союзе наибольшее распростронение получили классификационные схемы Ю.Л.Орлова и З.В.Бартошинского. В то же время ювелиры, подходя к данному вопросу со своих позиций, разделяют алмазы почти на тысячу сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных включений и некоторых других признаков.
В нашей стране принята классификация, где учитывается качество алмазов, их размерность, масса и сфера применения. По качеству определяется 9 категорий природного алмазного сырья. К категориям 1и 2 отнесены ювелирные алмазы, к остальным — различные сорта технических. В свою очередь, категории подразделяются на группы с учетом массы и размеров кристаллов, а группы — на подгруппы с указанием области использования алмазов.
www.ronl.ru
С давних времен из драгоценных камней люди делают украшения. Особенно ценят красный рубин, голубой сапфир, зеленый изумруд и, конечно, алмаз — удивительный камень. Он поражает своей прозрачностью, ярким блеском, причудливой «игрой света», неожиданными переливами цветовых оттенков. Правда, для этого природный камень надо обработать, огранить — отшлифовать его поверхность так, чтобы она состояла из множества плоских граней. Такой алмаз называют бриллиантом. Особенно высоко ценятся украшения из алмазов.
И алмазы, и графит состоят из атомов углерода, но в молекулах они располагаются по-разному. Этого достаточно, чтобы эти вещества были так не похожи друг на друга. Ювелир превращает алмаз в бриллиант, создавая на его поверхности множество граней. Эти грани и заставляют камень сверкать и переливаться разноцветными огнями. Удивительный блеск бриллианта объясняется тем, что он возвращает назад почти все световые лучи, попавшие внутрь него. Ценность алмаза определяется его массой. Ее измеряют в специальных единицах — каратах; 1 карат = 0,2 г. Всем алмазам массой более 50 карат дают имена.
В 1905 г. в Южной Африке был найден алмаз — «Куллинан», масса которого равнялась 3106 каратам (621,2 г). Из него изготовили 105 бриллиантов, самый большой из которых («Звезда Африки») имеет массу 530 каратов. Алмаз удивителен не только оптическими свойствами. Из всех природных минералов он самый твердый. Недаром его называют алмазом — в переводе с арабского «алмас» означает «твердейший».
Алмазом можно нанести царапину на поверхности любого минерала, но нет минерала, способного поцарапать алмаз. Напомним, что для разрезания стекол применяют алмазные резцы. Если поместить алмаз под гидравлический пресс и постепенно, а не резким ударом увеличить давление, то можно видеть, как при определенной нагрузке алмаз войдет в стальную плиту, как в масло. Исключительная твердость алмаза позволяет применять его при сверлении глубоких скважин в горных породах. Специальные буровые коронки с закрепленными на них алмазами в 10 раз увеличивают скорость бурения. Широко применяются алмазные резцы и сверла для обработки твердых сплавов, металлов, стекол, пластмасс. Из алмазов изготавливают фильеры для получения тонкой проволоки, например, из вольфрама или стали. Фильера — это пластинка с просверленным тончайшим отверстием, диаметром от 0,1 до 0,001 мм; при протягивании металла через отверстие образуется проволока, диаметр которой равен диаметру отверстия.
Что же представляет собой алмаз? Почему он так тверд? Выполненные еще в 17-м в. опыты по нагреванию алмазов и рубинов дали неожиданный результат — рубины при нагревании сохранялись, а алмазы попросту сгорали. Именно поэтому не удавалось получить крупные алмазы путем сплавления мелких. На рубеже 18-го и 19-го вв. было установлено, что алмаз — это не что иное, как углерод. Сверкающий драгоценный камень — и сажа, уголь, графит! А между тем все это — углерод. Удивительное явление, когда совершенно одинаковые по химическому составу вещества различаются по своим свойствам, называют полиморфизмом. Полиморфизм алмаза и графита удалось объяснить в начале 20-го в., когда с помощью рентгеновских лучей были выявлены атомные структуры этих веществ. И алмаз, и графит состоят из одних и тех же атомов углерода, но эти атомы по-разному расположены в пространстве. Они образуют разные пространственные постройки — разные кристаллические решетки. В них все атомы прочно связаны друг с другом. Точнее говоря, каждый атом связан с четырьмя соседними атомами. Эта прочная связь атомов и объясняет твердость алмаза. Решетка же графита имеет слоистое строение; связь между слоями слабая, поэтому графит легко расслаивается — чешуйки графита легко отрываются и остаются на бумаге, когда мы рисуем карандашом. Но если алмаз и графит состоят из одних и тех же атомов и все определяется только их положением в пространстве, то нельзя ли, как-то воздействуя на графит, изменить его атомную постройку таким образом, чтобы он превратился в алмаз?
В 50-х годах нашего столетия выяснили, что под давлением около 100 000 атмосфер и температуре 2000 С при отсутствии кислорода графит в течение нескольких часов превращается в мелкие алмазы (масса отдельного алмаза обычно не превышает 0,1 карата). С этого времени стало развиваться производство искусственных алмазов. Такие алмазы широко применяются в технике. Сейчас изучается еще один способ получения искусственных алмазов — с помощью взрыва. Во время одного из испытаний температура в камере, где произвели взрыв, превысила 2760, а давление достигло 250 тыс. атмосфер. В результате химических реакций 20 % углерода превратились в алмаз. Получив искусственные алмазы, человек понял, как они образуются в природе. Это происходит в глубоких трещинах и природных скважинах (так называемых кимберлитовых трубках) в толщах горных пород под действием огромных давлений и высоких температур. Если рост алмаза происходит в течение многих лет при практически не меняющихся условиях, то может образоваться довольно крупный драгоценный камень. У нас природные алмазы находят в Якутии и на Урале. Главные алмазные месторождения за рубежом — в странах Африки — ЮжноАфриканской Республике, Заире, Ботсване, Намибии.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.5.km.ru/
www.ronl.ru
(Легенда и действительность.)
Алмаз! Это название известно каждому. С ним ассоциируется представление о несравненном блеске и непревзайденной твердости. Со вторым свойством связано и название минерала, которое происходит или от арабского слова ал-мас (“твердейший”), или от греческого адамас (“непреодолимый”, ”несокрушимый”).
Алмазы издавно использовались в качестве самых изысканных украшений. Ювелиры разделяют алмазы почти на тысячи сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличие трещин, минеральных включений и некоторых других признаков. В конце двадцатого века алмазы начинают применятся на производстве. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в значительной мере связывается с использованием ими алмазов.
Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в самых различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость, которая, если судить по скорости истирания, в 150 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз лучше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготавления резцов. Алмаз применяется при бурение горных пород и механической обработке самых разнообразных материалов, для протягивание (волочения) тонкой проволки, в качестве абразива и т.п.
Более половины добычи технических алмазов идет на изготовления специального инсрумента для обрабатывающей промышленности. Применение алмазных резцов и сверл на обработке цветных и черных металов, твердых и сверхтвердых сплавов , стекла , каучука, пласмасс и других синтетических веществ дает огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента. Черезвычайно важно, что при этом не только в десятки раз повышает производительность труда (при токарной обработке пластмасс даже в сотни раз!), но одновременно значительно улучшается качество продукции. Обработанные алмазным резцом поверхность не требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микро трещены, в результате чего многократно увеличивается срок службы получаемых деталей.
Практически все современные отрасли промышленности, в первую очередь электротехническая, радиоэлектронная и приборостроительная, в огромных колличествах используют тонкую проволку, изготавливаемую из различных При этом предъявляются строгие требования к круговой форме и неизменности диаметра поперечного сечения проволки при высокой чистоте поверхности.Такая проволка из твердых металлов и сплавов (вольфрама, хромоникелевой стали и др.) может быть изготовлена лишь с помощъю алмазных фильер.Фильеры представляют собой пластинчатые алмазы с просверленными в них тончайшими оверстиями.
Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробление низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных предприятиях по производство синтетических алмазов. Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах,мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных порошков удалось создать уникальные сверла, которые обеспечивают получение глубоких тонких отверстий в твердых и хрубких материалах.
Алмазные порошки находят применения на гранильных фабриках, где все самоцветы, и в том числе алмазы, подвергаются органике и шлифовке, благодаря чему невзрачные до этого камни становятся таинственно светящимися или ослепительно сверкающими драгоценностями, к не повторимой красоте котрых никто не останется равнодушным. В алмазе под действием заряженной частице происходит световая вспышка и возникает импульс тока. Эти свойства позволяют использовать алмазы в качестве детекторов ядерного излучения. Свечение алмазов и возникновение импульсов электрического тока при облучении позволяет применять их в счетчиках быстрых частиц. Алмаз в качестве такого счетчика обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с газовыми и другими кристаллическими приборами.
В Советском Союзе после открытия якутских месторождений была создана алмазодобывающая промышленность. В значительных масштабах у нас производятся и синтетические алмазы.
Алмазом, как и другим кристаллическим телам, свойственна анизотропия некоторых характеристик в том числе и анизотропия твердости, что обусловленно особенностями внутреннего строения кристаллов. Твердость меняется не только от грани к грани, но и не редко в пределах одной грани кристалла, что не обходимо учитывать при обработке алмаза и при работе с алмазным инструментом.
Прочие физико-механические свойства. Важное значение имеет очень низкий коэффициент трения алмаза по металлу на воздухе - всего 0.1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких пленок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие пленки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0.5-0.55. Низкий коэффициент трения обуславливает исключительную износостойкость алмаза на истирание, которая превышает износостойкость корунда в 90 раз, а других абразивных материалов - в сотни и тысячи раз. В результате, например, при шлифовании изделий из твердых сплавов алмазного порошка расходуется в 600-3000 раз меньше, чем любого другого абразива.
Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия.
Термические свойства. Температура плавления алмаза составляет 3700-4000’C. На воздухе алмаз сгорает при 850-1000’С, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720-800’С, полностью превращаясь в конечном счете в углекислый газ. При нагреве до 2000-3000’С без доступа воздуха алмаз переходит в графит.
Рассматриваемый минерал обладает исключительно высокой теплопроводностью, что обусловливает быстрый отход тепла, возникающего в процессе обработки деталей инструментом, изготовленным из него. Кроме того, для алмаза характерен низкий температурный коэффициент линейного расширения (ниже, чем у твердых сплавов и стали). Это свойство алмаза учитывается при вставке его в оправу из разных металлов и других материалов.
Оптические свойства. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в желтом цвете равен примерно 2.417, а для различных цветов спектра он варьирует от 2.402 (для красного) до 2.465 (для фиолетового). Способность кристалов разлагать белый цвет на отдельные составляющие называется дисперсией. Для алмаза дисперсия равна 0.063. Как показатели преломления, так и дисперсия алмаза намного превышают аналогичные свойства всех других природных прозрачных веществ, что и обусловливает в сочетании с твердостью непревзайденные качества алмазов как драгоценных камней. Высокое преломление в совокупности с чрезвычайно сильной дисперсией вызывает характерный блеск отполированного алмаза, названным алмазным.
Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать - светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового - только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.
Форма кристаллов. Большая часть алмазов встречается в природе в виде отдельных хорошо оформленных кристаллов или их обломков. Преобладают октаэдры, ромбододекаэдры и кубы, а также их комбинации. Это кристаллы с ровными плоскими гранями. Так их и называют - плоскогранными. Реже встречаются кривогранные, округлые кристаллы, однако в некоторых месторождениях они преобладают. Зачастую кристаллы алмаза срастаются друг с другом или же как бы “прорастают” друг друга, образуя соответственно так называемые двойники срастания и прорастания.
Практически во всех алмазных месторождениях присутствуют микро- и скрытокристаллические агрегаты, сложенные сотнями тесно сросшихся мельчайших зерен алмаза. Они подразделяются на борт, баллас и карбонадо. Бортом обычно называют неправильные мелкозернистые сростки. Балласы представляют собой шарообразные агрегаты, радиально-лучистого строения, карбонадо - тонкозернистые агрегаты, имеющие массивное, пористое, коксовидное и шлаковидное строение. Наиболее ценятся массивные карбонадо, покрытие эмалевидной корочкой, которая тверже самого алмазного ядра. Карбонадо незаменимы для изготовления алмазных буровых коронок.
Классификация алмазов. Попытки классифицировать алмазы предпринимались с незапамятных времен. Так, древние индусы разделяли алмазы, как и людей, на четыре касты: брахманы, кшатрии, вайшии и шудры. К брахманам относились прозраные высококачественные кристаллы, к кшатриям и вайшиям - камни камни более низкосортные с красноватым оттенком, к шудрам - наиболее низкокачественные алмазы серого цвета. Соответственно шудры оценивались в четверть, вайшии - в половину, а кшатрии - в три четверти стоимости брахманов.
В настоящее время существует множество классификаций алмазов, основанных на различных принципах. В одних классификационных схемах сделаны попытки учесть все свойства алмазов, в других - в основу положен генетический принцип, т.е. представления об условиях образования тех или иных групп алмазов. В Советском Союзе наибольшее распростронение получили классификационные схемы Ю.Л.Орлова и З.В.Бартошинского. В то же время ювелиры, подходя к данному вопросу со своих позиций, разделяют алмазы почти на тысячу сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных включений и некоторых других признаков.
В нашей стране принята классификация, где учитывается качество алмазов, их размерность, масса и сфера применения. По качеству определяется 9 категорий природного алмазного сырья. К категориям 1и 2 отнесены ювелирные алмазы, к остальным - различные сорта технических. В свою очередь, категории подразделяются на группы с учетом массы и размеров кристаллов, а группы - на подгруппы с указанием области использования алмазов.
superbotanik.net
Алмаз — драгоценный камень первого класса. Следует сказать, что до XV в. алмаз ценился гораздо меньше других драгоценных камней. Это объяснялось тем, что необработанный алмаз выглядит не очень привлекательно, блеск и дисперсия проявляются только у идеально гладких кристаллов правильной формы. После изобретения способа огранки алмаз сразу занял главенствующее положение среди всех драгоценных камней. Еще в Древней Индии было известно, что шлифование граней усиливает блеск и улучшает внешний вид алмаза. Индийская огранка заключалась в том, что у алмаза октаэдрической формы стачивали одну вершину и шлифовали все грани кристалла. Впервые в Европе алмаз был отшлифован Людвигом де Беркгом в 1456 г. Однако некоторые считают, что это произошло гораздо раньше. Так, Е. Брутон пишет, что уже в 1330 г. в Венеции полировали грани алмазов, позже технологией этого процесса пользовались в г. Брюгге (Фландрия) и в Париже. Вначале алмаз гранили в форме «пойнт кат», при этом грани октаэдра только притупляли, а площадка отсутствовала. Затем появилась огранка «тейбл кат» — таблитчатая (похожая на индийскую). В 1530 г. была разработана огранка «роза», потом «старая простая огранка» с 18 гранями, а в 1620 г. «Мазарини» — с 34 гранями и «Перуцци». Постепенно форма огранки усложнялась. Современная форма огранки появилась в 1910 г., когда была разработана «полная бриллиантовая огранка». Ограненные алмазы-бриллианты использовались в различных украшениях — перстнях, подвесках, колье, диадемах, браслетах, государственных регалиях. М.И. Пыляев в книге «Драгоценные камни и их свойства» приводит ряд примеров. На одежде английской королевы было так много драгоценностей, что она с трудом выходила на аудиенцию, король Англии Генрих III носил до сотни колец с драгоценными камнями, а король Франции Людовик XII на торжественные выходы надевал одежду, усыпанную бриллиантами на сумму до 12 млн. франков по курсу того времени. В России бриллианты стали особенно модными при Екатерине II. Их вставляли в брелоки, застежки, табакерки, трости, украшали одежду, обувь и т.д. Большая часть добываемых ювелирных алмазов идет на изготовление бриллиантов. До середины 50-х гг. XX в. ведущая роль в этой области принадлежала Бельгии. Однако с середины 50-х гг. производство бриллиантов стало развиваться в Израиле, а в конце 60-х гг. — в Индии. В 1978 г. было изготовлено бриллиантов 10,3, а в 1979 г. 7,4 млн. кар. Компания «Де Бирс» определяет политику производства и продажи бриллиантов. До 1979 г. компания способствовала увеличению продажи алмазов Израиля и Индии, но в настоящее время объем продаваемых алмазов в этих странах уменьшен, что вызвало сокращение производства бриллиантов почти в два раза. Одновременно компания развивает гранильное производство в ЮАР. Конечная цель этих операций — дальнейшее повышение цен на бриллианты. В результате цены на алмазы с 1960 г. возросли в семь раз, а цены на бриллианты в среднем в 5,4 раза (в 1960 г. 1 кар стоил 109 долл., в 1978 г. до 572 долл.). Более 70 % добываемых алмазов — технические. С XIV в. алмазные порошки применялись для огранки алмазов в бриллианты. Издавна используются кристаллы алмазов для резки и обработки стекла. С 1863 г. алмазами армируют буровые коронки — это основная область использования технических алмазов. Кроме того, алмазы применяют в часовой и приборной технике как подшипники и подпятники, подвески, призмы, инденторы и пинетраторы, полупроводниковые приборы и теплоотводы и т.д. Используются алмазы и в качестве абразивных и режущих материалов при обработке цветных, черных металлов и твердых сплавов. Их вставляют в алмазные отрезные и шлифовальные круги, резцы, сверла, фрезы, притиры, бруски, пасты, шкурки, надфили и т.п. Особенно велика роль алмазов на финишных операциях при доводке деталей и инструментов. Используются алмазы и в различного рода инструментах для правки абразивных материалов. В последние годы алмазы стали применять в строительной технике для резки и обработки строительного камня, керамики и др. В 1978 г. за рубежом на технические цели было израсходовано более 110 млн. кар алмазов, в том числе 70 % синтетических. США из этого объема использовали около 35 млн. кар. В современной технике природные необработанные алмазы применяются в незначительных объемах. Большую часть природных алмазов предварительно обрабатывают: их дробят на куски без дефектов, округляют (овализируют), полируют, раскалывают и шлифуют для изготовления заготовок для резцов, сверл и т.п. В последние годы стали применять новые методы предварительной обработки алмазов (покрывать их тугоплавкими металлами) — металлизацию, термическую обработку для упрочнения алмазов и др. Следует отметить, что в ювелирной практике издавна использовали всевозможные имитации бриллиантов: прозрачные, бесцветные минералы — циркон, корунд, эвклаз, фенакит, турмалин-ахроит, топаз, берилл, горный хрусталь, реже шеелит, сфалерит и др., а также различные стекла с сильной дисперсией, полученной благодаря различным добавкам (главным образом свинца). В настоящее время лучшими имитациями бриллиантов стали новые синтетические материалы, такие, как иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), титанат стронция (фабулит), фианит, рутил, шпинель, корунд, ниобат лития и др. Некоторые имитации характеризуются сильной дисперсией, превышающей дисперсию алмаза (синтетический рутил, ниобат лития, сфалерит) или приближающуюся к ней (фианит, ИАГ, циркон, шеелит, некоторые стекла). Эти имитации отличаются от бриллиантов рядом свойств. Основное отличие — непревзойденная твердость алмаза. До сих пор нет ни одного минерала или синтетического материала, имеющего столь высокую твердость (10 по шкале Мооса). Большую роль при идентификации бриллиантов играют оптические свойства. Алмаз характеризуется высоким показателем преломления — 2,417, который определить на обычных рефрактометрах невозможно. Некоторые имитации с более низкими показателями преломления (природный и синтетический корунд, синтетическая шпинель, эвклаз, фенакит, турмалин, топаз, берилл, горный хрусталь и стекла) легко отличаются от алмаза на обычных рефрактометрах. Минералы с высокими показателями преломления имеют сильный алмазный блеск, аналогичный алмазу; блеск минералов с низким показателем преломления — стеклянный. Особенно отчетливо это проявляется в ограненных камнях. Для определения блеска камней применяют рефлектометр, или «магический глаз», с помощью которого бриллианты отличают от драгоценных камней с меньшим блеском. Часто при диагностике используется свойство двупреломления. Наличие четкого двупреломления позволяет точно отличать от алмаза циркон, рутил, ниобат лития, корунд, эвклаз, фенакит, турмалин, берилл, топаз, горный хрусталь. Однако надо помнить, что у алмаза иногда наблюдается аномальное двупреломление. При идентификации не закрепленных в изделиях камней рекомендуется использовать определение плотности. При помощи жидкости, плотность которой 3,5 г/см3 (например, разбавленная жидкость Клеричи), можно довольно просто выделить алмазы. Все имитации могут иметь более высокую плотность (фианит, ИАГ, циркон, синтетический рутил, титанат стронция, ниобат лития, шеелит, сфалерит, корунд природный и синтетический, синтетическая шпинель) или более низкую (эвклаз, турмалин, фенакит, берилл, горный хрусталь), чем алмаз. (Только плотность топаза близка к плотности алмаза.) Плотность стекол колеблется в зависимости от содержания в них свинца, но твердость стекла 5 и поэтому их отличить несложно. Дополнительными диагностическими свойствами могут служить спайность, люминесценция, определение включений. Надежный метод идентификации алмаза — пропускание рентгеновских лучей: алмаз в рентгеновских лучах прозрачный, а большинство минералов и стекол — непрозрачные. В последние годы появились «пробники», основанные на использовании теплопроводности алмаза или на смачивании поверхности. Это прибор, на котором определяют контактный угол, или рапидографы со специальными чернилами, оставляющими на бриллианте сплошную линию, а на других камнях с высокими (выше 1,80) показателями преломления — пунктирную.
www.ronl.ru
Сдавних времен из драгоценных камней люди делают украшения. Особенно ценяткрасный рубин, голубой сапфир, зеленый изумруд и, конечно, алмаз — удивительныйкамень. Он поражает своей прозрачностью, ярким блеском, причудливой «игройсвета», неожиданными переливами цветовых оттенков. Правда, для этогоприродный камень надо обработать, огранить — отшлифовать его поверхность так,чтобы она состояла из множества плоских граней. Такой алмаз называют бриллиантом.Особенно высоко ценятся украшения из алмазов.
Иалмазы, и графит состоят из атомов углерода, но в молекулах они располагаютсяпо-разному. Этого достаточно, чтобы эти вещества были так не похожи друг надруга. Ювелир превращает алмаз в бриллиант, создавая на его поверхностимножество граней. Эти грани и заставляют камень сверкать и переливатьсяразноцветными огнями. Удивительный блеск бриллианта объясняется тем, что онвозвращает назад почти все световые лучи, попавшие внутрь него. Ценность алмазаопределяется его массой. Ее измеряют в специальных единицах — каратах; 1 карат= 0,2 г. Всем алмазам массой более 50 карат дают имена.
В1905 г. в Южной Африке был найден алмаз — «Куллинан», масса которогоравнялась 3106 каратам (621,2 г). Из него изготовили 105 бриллиантов, самыйбольшой из которых («Звезда Африки») имеет массу 530 каратов. Алмазудивителен не только оптическими свойствами. Из всех природных минералов онсамый твердый. Недаром его называют алмазом — в переводе с арабского«алмас» означает «твердейший».
Алмазомможно нанести царапину на поверхности любого минерала, но нет минерала,способного поцарапать алмаз. Напомним, что для разрезания стекол применяюталмазные резцы. Если поместить алмаз под гидравлический пресс и постепенно, ане резким ударом увеличить давление, то можно видеть, как при определеннойнагрузке алмаз войдет в стальную плиту, как в масло. Исключительная твердостьалмаза позволяет применять его при сверлении глубоких скважин в горных породах.Специальные буровые коронки с закрепленными на них алмазами в 10 разувеличивают скорость бурения. Широко применяются алмазные резцы и сверла дляобработки твердых сплавов, металлов, стекол, пластмасс. Из алмазовизготавливают фильеры для получения тонкой проволоки, например, из вольфрама илистали. Фильера — это пластинка с просверленным тончайшим отверстием, диаметромот 0,1 до 0,001 мм; при протягивании металла через отверстие образуетсяпроволока, диаметр которой равен диаметру отверстия.
Чтоже представляет собой алмаз? Почему он так тверд? Выполненные еще в 17-м в.опыты по нагреванию алмазов и рубинов дали неожиданный результат — рубины принагревании сохранялись, а алмазы попросту сгорали. Именно поэтому не удавалосьполучить крупные алмазы путем сплавления мелких. На рубеже 18-го и 19-го вв.было установлено, что алмаз — это не что иное, как углерод. Сверкающийдрагоценный камень — и сажа, уголь, графит! А между тем все это — углерод.Удивительное явление, когда совершенно одинаковые по химическому составувещества различаются по своим свойствам, называют полиморфизмом. Полиморфизмалмаза и графита удалось объяснить в начале 20-го в., когда с помощьюрентгеновских лучей были выявлены атомные структуры этих веществ. И алмаз, играфит состоят из одних и тех же атомов углерода, но эти атомы по-разномурасположены в пространстве. Они образуют разные пространственные постройки —разные кристаллические решетки. В них все атомы прочно связаны друг с другом.Точнее говоря, каждый атом связан с четырьмя соседними атомами. Эта прочнаясвязь атомов и объясняет твердость алмаза. Решетка же графита имеет слоистоестроение; связь между слоями слабая, поэтому графит легко расслаивается —чешуйки графита легко отрываются и остаются на бумаге, когда мы рисуемкарандашом. Но если алмаз и графит состоят из одних и тех же атомов и всеопределяется только их положением в пространстве, то нельзя ли, как-товоздействуя на графит, изменить его атомную постройку таким образом, чтобы онпревратился в алмаз?
В50-х годах нашего столетия выяснили, что под давлением около 100 000 атмосфер итемпературе 2000 С при отсутствии кислорода графит в течение нескольких часовпревращается в мелкие алмазы (масса отдельного алмаза обычно не превышает 0,1карата). С этого времени стало развиваться производство искусственных алмазов.Такие алмазы широко применяются в технике. Сейчас изучается еще один способполучения искусственных алмазов — с помощью взрыва. Во время одного изиспытаний температура в камере, где произвели взрыв, превысила 2760, адавление достигло 250 тыс. атмосфер. В результате химических реакций 20 %углерода превратились в алмаз. Получив искусственные алмазы, человек понял, какони образуются в природе. Это происходит в глубоких трещинах и природныхскважинах (так называемых кимберлитовых трубках) в толщах горных пород поддействием огромных давлений и высоких температур. Если рост алмаза происходит втечение многих лет при практически не меняющихся условиях, то можетобразоваться довольно крупный драгоценный камень. У нас природные алмазынаходят в Якутии и на Урале. Главные алмазные месторождения за рубежом — встранах Африки — ЮжноАфриканской Республике, Заире, Ботсване, Намибии.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.5.km.ru/
www.ronl.ru
Реферат на тему:
Элементарная ячейка алмаза
Алма́з (от араб. ألماس, ’almās, тур. elmas, которое идёт через арабск. из др.-греч. ἀδάμας — «несокрушимый») — минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях метастабилен т.е. может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит[1].
Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость, наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)[2], большие показатель преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,5—0,55. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия. Энергия кристалла составляет 105 Дж/г-ат, энергия связи 700 Дж/г-ат — менее 1 % от энергии кристалла.
Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в конечном счёте в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут[1]. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Способность кристаллов разлагать белый свет на отдельные составляющие называется дисперсией. Для алмаза дисперсия равна 0,063.
Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.
Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета) делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом и рубином, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придаёт алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый алмаз называется бриллиантом.
Сингония кубическая, кристаллическая решётка — кубическая гранецентрированная, а = 0,357 нм, z = 4, пространственная группа Fd3m (по Герману — Могену). Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³-гибридизации. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость алмаза.
Схематическое изображение кристаллической решетки алмаза
Подавляющее большинство ювелирных алмазов — алмазы жёлтого и коричневого цвета. Для алмазов жёлтых оттенков характерен дефект структуры Н −3. В зависимости от концентрации этих дефектов возможны оттенки жёлтого цвета от едва уловимых до ясно видимых. В бесцветных алмазах, в которых даже спектрофотометром не удается зафиксировать наличие Н −3 дефектов, они также могут присутствовать, если присутствует голубая люминесценция. Только 10—12 % всех исследованных алмазов с ясно видимым жёлтым оттенком, указывающим на присутствие Н −3 центров, не имели голубой люминесценции или она была ослаблена. Это вызвано наличием примесей в структуре алмаза, вызывающих тушение люминесценции. Важным оптическим свойством Н −3 центра является то, что голубой цвет люминесценции является дополнительным к жёлтому оттенку окраски. Это означает, что при равенстве зрительных реакций от интенсивностей излучений этих оттенков их суммарная реакция на глаз оценщика будет такой же, как от бесцветного (белого) излучения; то есть при определенных условиях жёлтый оттенок окраски компенсируется голубым оттенком люминесценции. В общем случае имеется неравенство интенсивностей окраски по зонам и неравенство визуальных реакций от жёлтого цвета окраски и голубого цвета люминесценции. Можно рассматривать люминесценцию как фактор «компенсации» жёлтой окраски, действующий со знаком «плюс» или «минус». Из этого следует ряд практических выводов, важных для некоторых аспектов оценки алмазов и их разметки перед распиливанием.
Необходимо учитывать совместное воздействие на глаз сортировщика жёлтого оттенка окраски и голубого оттенка люминесценции кристалла. Поэтому следует алмазы первого цвета разделять на те, из которых могут получиться бриллианты высших цветов, и на те, из которых они не могут быть получены. При входном контроле кристаллов из общего числа следует извлечь все нелюминесцирующие алмазы без малейшего присутствия жёлтого оттенка (допускается слабый коричневый нацвет) и с пропусканием более 70 %. Эти алмазы могут рассматриваться как исходные кристаллы для получения бриллиантов 1,2 цвета. Количество их достигает не более 1—3 % от общего числа[3].
Каждый цветной бриллиант — совершенно уникальное произведение природы. Существуют редкие цвета алмазов: розовый, синий, зеленый и даже красный[4].
Примеры некоторых цветных бриллиантов:
Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки[5].
Обработанный алмаз
Алмаз — редкий, но вместе с тем довольно широко распространённый минерал. Промышленные месторождения алмазов известны на всех континентах, кроме Антарктиды. Известно несколько видов месторождений алмазов. Уже несколько тысяч лет назад алмазы в промышленных масштабах добывались из россыпных месторождений. Только к концу XIX века, когда впервые были открыты алмазоносные кимберлитовые трубки, стало ясно, что алмазы не образуются в речных отложениях.
О происхождении и возрасте алмазов до сих пор нет точных научных данных. Учёные придерживаются разных гипотез — магматической, мантийной, метеоритной, флюидной, есть даже несколько экзотических теорий. Большинство склоняются к магматической и мантийной теориям, к тому, что атомы углерода под большим давлением (как правило, 50000 атмосфер) и на большой (примерно 200 км) глубине формируют кубическую кристаллическую решётку — собственно алмаз. Камни выносятся на поверхность вулканической магмой во время формирования так называемых «трубок взрыва».
Возраст алмазов, по данным некоторых исследований, может быть от 100 миллионов до 2,5 миллиардов лет.
Известны метеоритные алмазы, внеземного, возможно — досолнечного, происхождения. Алмазы также образуются при ударном метаморфизме при падении крупных метеоритов, например, в Попигайской астроблеме на севере Сибири.
Кроме этого, алмазы были найдены в кровлевых породах в ассоциациях метаморфизма сверхвысоких давлений, например в Кумдыкульском месторождении алмазов на Кокчетавском массиве в Казахстане.
И импактные, и метаморфические алмазы иногда образуют весьма масштабные месторождения, с большими запасами и высокой концентрацией. Но в этих типах месторождений алмазы мелки настолько, что не имеют промышленной ценности.
Промышленные месторождения алмазов связаны с кимберлитовыми и лампроитовыми трубками, приуроченными к древним кратонам. Основные месторождения этого типа известны в Африке, России, Австралии и Канаде.
Согласно материалам Кимберлийского процесса, мировая добыча алмазов в стоимостном выражении в 2008 году составила $12,732 млрд. (выросла на 6,7 % по сравнению с предыдущим годом).
По оценке компании «Де Бирс», в 2004 году добыча алмазов (в стоимостном выражении) в странах-лидерах составила:
В России первый алмаз был найден 4 июля 1829 года на Урале в Пермской губернии на Крестовоздвиженском золотом прииске четырнадцатилетним крепостным Павлом Поповым, который нашёл кристалл, промывая золото в шлиховом лотке. За полукаратный кристалл Павел получил вольную. Павел привёл учёных, участников экспедиции немецкого учёного Александра Гумбольдта, на то место, где он нашёл первый алмаз (сейчас это место называется Алмазный ключик (по одноимённому источнику) и расположено приблизительно в 1 км от пос. Промысла́ недалеко от старой автомобильной дороги, связывающей посёлки Промысла́ и Тёплая Гора Горнозаводского района Пермского края), и там было найдено ещё два небольших кристалла. За 28 лет дальнейших поисков был найден только 131 алмаз общим весом в 60 карат.
Первый алмаз в Сибири был намыт также из шлиха неподалеку от города Енисейска в ноябре 1897 года на реке Мельничной. Размер алмаза составлял 2/3 карата. Из-за малого размера обнаруженного алмаза, и недостатка финансирования разведка алмазов не велась. Следующий алмаз был обнаружен в Сибири в 1948 году.
Поиск алмазов в России вёлся почти полтора века, и только в середине 50-х годов были открыты богатейшие коренные месторождения алмазов в Якутии. 21 августа 1954 года геолог Лариса Попугаева из геологической партии Натальи Николаевны Сарсадских открыла первую кимберлитовую трубку за пределами Южной Африки[6][7]. Её название было символично — «Зарница». Следующей стала трубка «Мир», что тоже было символично после Великой Отечественной войны. Была открыта трубка «Удачная». Такие открытия послужили началом промышленной добычи алмазов на территории СССР. На данный момент львиная доля добываемых в России алмазов приходится на якутские горнообрабатывающие комбинаты. Кроме того, крупные месторождения алмазов находятся на территории Красновишерского района Пермского края, и в Архангельской области: Ломоносовское месторождение на территории Приморского района и месторождение Верхотина (им. В.Гриба) на территории Мезенского района .
В 1694 году итальянские учёные Дж. Аверани и К.-А. Тарджони при попытке сплавить несколько мелких алмазов в один крупный обнаружили, что при сильном нагревании алмаз сгорает, как уголь. В 1772 году Антуан Лавуазье установил, что при сгорании алмаза образуется диоксид углерода[8]. В 1814 году Гемфри Дэви и Майкл Фарадей окончательно доказали, что алмаз является химическим родственником угля и графита.
Открытие натолкнуло учёных на мысль о возможности искусственного создания алмаза. Первая попытка синтеза алмаза была предпринята в 1823 году основателем Харьковского университета Василием Каразиным, который при сухой перегонке древесины при сильном нагреве получил твёрдые кристаллы неизвестного вещества. В 1893 году профессор К. Д. Хрущов при быстром охлаждении расплавленного серебра, насыщенного углеродом, также получил кристаллы, царапавшие стекло и корунд. Его опыт был успешно повторён Анри Муассаном, заменившим серебро на железо. Позже было установлено, что в этих опытах синтезировался не алмаз, а карбид кремния (муассани́т), который имеет очень близкие к алмазу свойства[9].
В 1879 году шотландский химик Джеймс Хэнней обнаружил, что при взаимодействии щелочных металлов с органическими соединениями происходит выделение углерода в виде чешуек графита и предположил, что при проведении подобных реакций в условиях высокого давления углерод может кристаллизоваться в форме алмаза. После ряда экспериментов, в которых смесь парафина, костяного масла и лития длительное время выдерживалась в запаянной нагретой до красного каления стальной трубе, ему удалось получить несколько кристаллов, которые после независимого исследования были признаны алмазами. В научном мире его открытие не было признано, так как считалось, что алмаз не может образовываться при столь низких давлениях и температурах[10]. Повторное исследование образцов Хэннея, проведённое в 1943 году с применением рентгеновского анализа, подтвердило, что полученные кристаллы являются алмазами, однако профессор К. Лонсдейл, проводившая анализ, вновь заявила, что эксперименты Хэннея являются мистификацией[11].
Изображение синтетических алмазов, полученное на растровом электронном микроскопе
В 1961 году появились первые публикации фирмы «DuPont» о реализации идей получения алмаза путём прямого фазового перехода из графита. Синтез производился с использованием энергии взрыва[12], или непосредственно из продуктов взрыва некоторых ВВ, с отрицательным кислородным балансом (работы Шабалина), особенно удобен для получения алмазов троти́л. Это наиболее дешёвый способ получения алмазов, однако, «взрывные алмазы» очень маленькие и пригодны лишь для абразивов и напылений.
В настоящее время существует крупное промышленное производство синтетических алмазов, которое обеспечивает потребности в абразивных материалах. Для синтеза используется несколько способов. Один из них состоит в подготовке высокоуглеродистого сплава никель-марганец и его охлаждении под давлением в формах из твёрдого сплава (типа ВК). Выкристаллизовавшиеся мелкие алмазы отделяют после растворения металлической матрицы в смеси кислот.
Современные способы получения алмазов используют[13] газовую среду, состоящую из 95 % водорода и 5 % углесодержащего газа (пропана, ацетилена), а также высокочастотную плазму, сконцентрированную на подложке, где образуется сам алмаз. Температура газа от 700—850 °C при давлении в тридцать раз меньше атмосферного. В зависимости от технологии синтеза, скорость роста алмазов от 7 до 180 мкм/час на подложке.
Ограненный алмаз (бриллиант) уже многие столетия является популярнейшим и дорогим драгоценным камнем. В то время как цена других драгоценных камней определяется модой и постоянно меняется, алмаз остаётся островком стабильности на бурном рынке драгоценностей. В значительной степени такое устойчивое положение алмаза обусловлено высокой монополизацией этого рынка. Фирма «Де Бирс», на долю которой приходится около 50 % мировой добычи, разрабатывает месторождения Ботсваны, ЮАР, Намибии и Танзании.
До 2000 года на рынке доминировала принадлежащая «Де Бирс» Центральная Сбытовая Организация (ЦСО), скупавшая по долгосрочным соглашениям алмазы как самой «Де Бирс», так и других их крупнейших производителей — России, Австралии, Заира, Анголы и контролировавшая тем самым до 80 % мировой добычи. В периоды превышения предложения над спросом ЦСО складировала «избыточные» алмазы в запасах, препятствуя тем самым снижению цен.
В 90-е годы XX века замедление потребления ювелирных украшений с бриллиантами, совпавшее с ростом добычи алмазов, привело к значительному росту запасов ЦСО. Не имея возможности финансировать постоянный рост запасов, ЦСО пошла на неоднократные снижения цен, что вызвало отказ от торговли с ней целого ряда алмазодобывающих фирм. В 1996 г. от долгосрочных соглашений с Де Бирс отказалась Австралия.
В январе 2003 года Еврокомиссия, проводившая расследование на предмет нарушения антимонопольного законодательства, уведомила De Beers и АЛРОСА о претензиях к их торговому договору о поставках алмазов из России. Суть претензий сводилась к тому, что крупнейший продуцент необработанных природных алмазов, которым являлась Де Бирс, контролировавшая около половины мировой добычи, препятствовал конкуренции, закупая алмазы у не имевшего собственной сбытовой сети второго по величине их производителя - компании Алроса. С целью удовлетворения претензий Еврокомиссии компаниями было принято решение о поэтапном сокращении прямых поставок необработанных алмазов Алроса в адрес Де Бирс. Соглашение о поэтапном сокращении поставок якутских алмазов в адрес De Beers было одобрено Еврокомиссией в декабре 2004 года. Объем поставок алмазов из России в 2005 году ограничивался - 700 млн. долл., в 2006 году - 625 млн. долл., в 2007 году - 550 млн. долл., в 2008 году - 475 млн. долл., в 2009 году - 400 млн. долл., а начиная с 2010 года и далее сумма поставок якутских алмазов в адрес Де Бирс не должна была превышать 275 млн. долл. Поставки российских алмазов в адрес Де Бирс прекратились в конце 2008 года. Толчком к этому послужил глубокий рыночный кризис. Оказавшись перед значительным снижением спроса Де Бирс фактически отказалась от закупок.
В настоящее время торговлю с Де Бирс по долгосрочным соглашениям продолжает только страны, где компания имеет долю в капитале алмазодобывающих компаний - это ЮАР, Ботсвана, Намибия и Танзания.
В 2000 г. Де Бирс объявила о переходе к новой рыночной стратегии, так называемого «предпочитаемого поставщика». Компания отказалась от регулирования рыночных цен на алмазы. Это ознаменовало конец фактически действовавшего картеля на мировом рынке алмазов. В настоящее время цены на природные необработанные алмазы формируются под влиянием рыночных сил, что привело к их колебаниям. Значительное падение цен на алмазы, на величину порядка 30-40 %, произошло в 2005—2006 г. из-за локального превышения предложения над спросом. Вместе с тем, мощности действующих месторождений, степень их выработки, и ожидаемый ввод в эксплуатацию новых рудников позволяют предположить, что в средне- и долгосрочной перспективе на мировом рынке будет наблюдаться устойчивое превышение спроса над предложением, что создаёт предпосылки для роста цен на алмазы.
Исключительная твёрдость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, свёрл, резцов и тому подобных изделий. Потребность в алмазе для промышленного применения вынуждает расширять производство искусственных алмазов. В последнее время проблема решается за счёт кластерного и ионно-плазменного напыления алмазных плёнок на режущие поверхности. Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д.
Крайне перспективно развитие микроэлектроники на алмазных подложках. Уже есть готовые изделия, обладающие высокой термо- и радиационной стойкостью. Также перспективно использование алмаза, как активного элемента микроэлектроники, особенно в сильноточной и высоковольтной электронике из-за большой величины пробивного напряжения и высокой теплопроводности. При изготовлении полупроводниковых приборов на основе алмаза используются, как правило, допированные плёнки алмаза. Так, допированный бором алмаз имеет p-тип проводимости, фосфором — n-тип. Из-за большой ширины зоны алмазные светодиоды работают в ультрафиолетовой области спектра[14]. В 2004 году в ИФВД РАН впервые синтезировали алмаз [15], имеющий сверхпроводящий переход при температуре 2-5К (зависит от степени легирования). Полученный алмаз представлял собой сильнолегированный бором поликристаллический образец, позже в Японии получили алмазные плёнки, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах 4-12К [16]. Пока сверхпроводимость алмаза представляют интерес лишь с научной точки зрения.
Однако подавляющая часть (по стоимости) природных алмазов используется для производства бриллиантов. Доктор технических наук Дронова Нона Дмитриевна в 2001 году разработала методику оценки алмазного сырья, в которой при определении стоимости крупных кристаллов прогнозируется стоимость бриллиантов, которые могут из них получиться.
Виды огранки алмазов
Огранённый алмаз называется бриллиантом.
Основными типами огранки являются:
Форма огранки бриллианта зависит от формы исходного кристалла алмаза. Чтобы получить бриллиант максимальной стоимости, огранщики стараются свести к минимум потери алмаза при обработке. В зависимости от формы кристалла алмаза, при его обработке теряется 55—70 % веса.
Применительно к технологии обработки, алмазное сырье можно условно разделить на три большие группы:
Основными центрами огранки бриллиантов являются: Индия, специализирующаяся преимущественно на мелких бриллиантах массой до 0,30 карата; Израиль, гранящий бриллианты массой более 0,30 карата; Китай, Россия, Украина, Таиланд, Бельгия, США, при этом в США производят только крупные высококачественные бриллианты, в Китае и Таиланде — мелкие, в России и Бельгии — средние и крупные. Подобная специализация сформировалась в результате различий в оплате труда огранщиков.
wreferat.baza-referat.ru
