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你知道人造金刚石是如何发明的吗？ 晶莹透明、硬度第一的金刚石，特别惹人喜爱。如经工匠琢磨成钻石，更是世间奇珍异宝，但不知道它是由什么元素构成的。直到17世纪，牛顿才证明了金刚石具有可燃性。以后又经法国科学家拉瓦锡（1792年）、英国科学家腾南脱（1797年），用实验证明了金刚石和石墨是碳的同素异形体，于是知道金刚石是由纯净的碳组成的。1799年，法国化学家摩尔沃把一颗金刚石转变为石墨。这激发了人们的逆向思维，能不能把石墨转化成金刚石呢？从此人们开始了人造金刚石的研究。 谁能获得这“点石成金”之术呢？ 法国化学家享利?莫瓦桑在电镀制取最活泼的非金属而又毒性很大的氟，是著名科学家。他利用自己发明的高温电炉制取了碳化硅和碳化钙，这促使他向极富诱惑力的“点石成金”术跃跃一试，他设想利用他的高温电炉，把铁化成铁水，再把碳投入熔融的铁水中，然后把渗有碳的熔融铁倒人冷水中，借助铁的急剧冷却收缩时所产生的压力，迫使内中的碳原子能有序地排列成正四面体的大晶体。最后用稀酸溶去铁，就可拿到金刚石晶体。这个设想在当时看来，既科学又美妙。当他和助手用酸溶去铁后，在石墨残留物中，竟有口颗0.7mm的晶体闪闪发光！经检测这颗晶体真是金刚石。人们象赞誉世界上前5名钻石一样，也把这颗金刚石誉为“摄政王”。 “人造金刚石成功了！”这一个消息使享利?莫瓦桑再度成名！ 1906年评选诺贝尔化学奖时，极富盛名的莫瓦桑成了候选人。而另一个候选人便是以发现元素同期律，并排布元素周期表，预言与指导发现新元素的俄罗斯科学家门捷列夫。结果草瓦桑以一票的优势而获奖。虽然，莫氏确有重大科研成果。但是，相对于做出时代里程碑式贡献的门捷列夫来说，一为个别的，一为全局性的；一为重大成果，一为恩格斯所赞誉的“完成了科学上的一个勋业。”当年的诺贝尔化学奖颁发给门捷列夫，应是历史的必然!可是却给予了名噪欧洲的莫瓦桑，这不能不说诺贝尔颁奖历史上的一大遗憾！ 经查明，那次成功的人造金刚石试验，是由于莫氏生前的助手对反复无休止的试验感到厌烦，但又无法劝阻他不再做了，迫于无奈便俏俏的把实验室中的一颗天然金刚石混迹到实验中去，这便是真面目了。到头来，莫瓦桑的人造金刚石，仍然是“希望之星”，对这件事，当然不能说莫氏有意作伪骗人，但是，莫氏没有重复的做出成功的第二次、第三次实验，却律津乐道，陶醉于盛名，却不能不说是科学家不应有的过失。 实事求是他说，在那个时代，人造金刚石只能是“希望之星”。 从基础理论方面来说，使石墨转变为金刚石，不单纯是用外力缩短石墨层与层之间的距离，使六角形碳环转变为正四面体晶格。化学家首要考虑的是热力学问题。借助热力学可判断石墨－金刚石转变过程中的方向和限度。在一定温度和压力下，热力学常用产物和作用物之间的自由焓改变的正或负，来判别一个反应自动进行的方向。自由焓大的状态相对于自由焓小的状态，是一个不稳定态，因此自由焓大的状态总是向小的方向自动进行．此即表明金刚石的自由焓大于石墨，那么，要在25℃、1大气压下，使石墨转变为金刚石是不可能的，需要何种外界条件才能实现转化呢？这一直到1938年，才有了答案。以后又经皮尔曼等计算了在1200K以下石墨－金刚石的平衡态，并绘制了平衡曲线。从而可知在常温298K，要实现石墨转化为金刚石，需13000大气压以上。如果升高温度，如在1200K，要实现转化，需40000大气压以上。于是可知莫瓦桑的试验，用铁水急剧冷却收缩所获得的压力，顶多只有几千个大气压，怎么可能实现转化呢？ 热力学只能判断反应进行的可能性，要使可能性变为现实性，化学家还需考虑动力学问题。爱林等根据反应速度理论推导得出了转化过程中温度和压力对转变速度的关系式[注] 。于是可知增压是降低反应速度的，而高温自然是提高反应速度的。 综合起来看，由热力学来看，要使金刚石在高温下仍具有热力学稳定性，必须相应地高压。而从动力学来看，力求高温才有利于反应速度，高压反而减速。因此，寻求适宜的转化条件，应是兼顾二者，使高温与高压匹配。此外还需特定的溶剂，使石墨晶格中的碳原子先溶解，然后在变更外界条件下，再使碳原子从溶剂中析出结晶形成正四面体晶格。 1955年，美国科学家霍尔等在1650℃和95000个大气压下，合成了金刚石。并在类似的条件下重复多次亦获成功，产品经各种物理的、化学的检测，确证为金刚石。这是人类历史上第一次合成人造金刚石成功，然而，这已是莫瓦桑宣称“成功”的62年以后，莫氏逝世近半个世纪以后的事了。 人造金刚石的艰难历程和技术成本使金刚石的造价极为高昂，但是金刚石的良好的硬度使其成为良好的切割材料；目前民间很多企业都有专业技术人员在研究金刚石的制造，但是并没有更好的方法出现；人造金刚石一个重要的应用即是焊接在金刚石锯片上作为锯片的切割材料，这是金刚石锯片行业的重要应用，但是锯片行业需要购进人造金刚石进行生产，往往金刚石比较昂贵，陈本较高，所以很多锯片生产厂家试图在其它方面节约成本，例如改进锯片生产技术，改进生产工艺流程，提高设备生产力等。 数控开齿冲床生产使用过程视频网址：http://www.tudou.com/programs/view/X7Q8tLkx2Ms/。 其中比较突出的是数控全自动开齿冲床的问世，是一个很好的例子；锯片冲齿全自动数控冲床是一种全新的冲床设备，是在机械冲床的基础上，采用高级软件编程人员编制特殊软件程序，从而实现全自动控制操作的数控操作冲齿冲床，外观相当于一台或几台普通冲床和一台数控控制柜联合成的一套设备。冲床如图所示 插入冲床图片 锯片冲齿全自动数控冲床是由东方工业自动化有限公司技术团队专业研发生产的专业应用于锯片及其基体生产的全自动冲齿冲床，经过长时间的临床应用和实践，已被证实是目前国内最先进的冲齿冲床设备。 |