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工业上首先被用作研磨材料中最坚硬的碳化硅--金刚砂 |
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金刚砂
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金刚砂厂家
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在合成材料中，金刚砂也是引起我们研究兴趣的一种材
料.它的组成为碳化硅SiC,是一种具有很高硬度和重要技术价值的人造材料。目前全世界的金刚砂年产量已超过千万
吨。
众所周知，金刚石是由一类结晶形的碳组成的物质,而金刚砂是碳和硅组成的晶体。在元素周期表中，碳和硅是同
一族的元素，因而两者的性质极其相似，都是难熔的坚破晶
体。
金刚砂的晶体也同金刚石一样，在光照下，它可以岌生各种折射,发出耀眼的光辉。金刚砂的硬度达到莫氏9度
(金刚石为10度)，所以它也是世界上硬度最大的材料之一。
人们最早是在发现金刚石的地方，从角砾云母橄榄岩中拉副金刚砂的，可见这两种矿物的生成条件相似。但它们在
地球上的含量都很稀少。
现在人工制造金刚砂是在电炉中进行，所用的原料是研细的石英砂和高质里的焦炭。在高温下，碳先变成一氧化破;
一筑化碳夺取氧化硅里的氧而使硅还原出来。在高温下，硅升华了,又与未作用的焦炭反应，生成碳化硅，即金刚砂。
在原料中还加进食盐与锯末，目的是使得反应混和物中有足够的孔隙以便带走放出的气体。
碳化硅在1600℃时就巳经形成，但在1900-2000度时才
开始形成六角形状的排列并逐渐长成大晶体，这样的过程约
要30-40小时。
尔后再慢慢冷却炉子，取出未反应的原料、反应的中间
产物和我们要的产物金刚砂。
工业上用的人造金刚砂(含SiC97%)通常是有颜色的，常见的有黑色或绿色。这些颜色与金刚砂中含有其他杂质
有关。
金刚砂在工业上首先被用作研磨材料。前面巳经讲过，它的硬度很大，因此可用金刚砂来磨削瓷制品、大理石、花岗岩之类的坚硬材料，也可以用它来加工韧性的材料，如青铜等。但由于金刚砂性能较脆，因而比起刚玉(氧化铝)来,它的使用范围要小一些。
有时人们利用金刚砂耐磨的特性，把它渗到建筑材料中
铺成人行道路面，比如火车站或地下电车站这些每天都有成
干上万人出入的场所，这样就可以保证路面经久耐用。虽然行人的鞋底较赛易磨损些，但要在那样人流洪峰的地方经
常修路面是更为麻烦的事，因此首先要考虑路面的结实与耐磨。
金刚砂还广泛地应用于冶金和化学工业,这是由于金刚
砂除了质地坚硬外，还有其他一些优良的特性:对氧和大多
数酸的稳定性。因此只有硝酸和氮氢氟酸的混酸才能腐蚀它，
磷酸则要温度高于230℃时才与之作用，这样耐酸腐蚀的材
料在自然界并不常见。
纯的碳化硅一般是不导电的，但如果碳、硅的成分比例
恰当，则可成为半导体。这种半导体与其他一些半导休如
硅、锗等不同,是一种特殊的半导体材料，即使温度高达
1000度，仍具有半导体性能。半导体的碳化硅是用不同于人
造金刚砂的方法制备的，在这里就不再详述了。 |
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