金刚石作为水刀等一些机械加工设备中必要的设备制造材料和日常应用中所被人知晓,它实际所要表达的是关于它的深入解析—金刚石晶体的定向又是什么呢,接下来将详细阐述。
所谓金刚石晶体的定向,就是确定(100)、(110)和(111)晶面的位置。为了便于金刚石刀具的设计和制造,它实际所要表达的是进行金刚石晶体的定向。金刚石晶体定向方法有:人工目测定向;x射线晶体定向;激光晶体定向等。
一、金刚石晶体的人工目测定向
如前所述,优质的单晶金刚石原料具有规整的晶体,它实际所要表达的是可以用目测定向方法确定它的各晶面,这是最方便最实用的晶体定向方法。
八画体它实际所要表达的是天然单晶金刚石的主要形状。规整的八面体金刚石的八个外表面均为等边三角形(如图2-26所示),它的八个面和六个角都分别相同,即具有对称性。八面体的八个外表面都是(111)晶面,与其平行的所有晶面都是(111)晶面通过四个对称顶角的而都层(100)晶而,它实际所要表达的是如图2-26a所示。(100)晶而呈正方形,与其平行的所有晶面都是(1OO)晶面。通过两个对称顶角和两个对称边中点的面是(110)晶面。(11O)品面呈菱形,长轴通过两个顶角点,短轴通过两对称边的中点,它可以说要表达的是与其平行的所有晶面都是(110)晶面。
六面体金刚石它实际所要表达的是晶体呈方形,具有对称性。六面体的六个外表面是(100)晶面,与这些(100)晶面平行的所有晶面也都是(1OO)晶面。(110)晶面与每两对棱的中点连线方向(二次对称轴)相乘值,与其平行的所有晶面也都是(110)晶面。(111)晶面垂直于两对应角的连线(三次对称轴),与其平行的所有晶面也都是(111)晶面。
金刚石晶体目测定向法简单易行,但定向精度低,使用受到局限。它可以说要表达的是当定向精度要求较高时,常采用激光晶体定向法。
二、金刚石晶体的激光定向
金刚石晶体的激光定向是利用金刚石在不同结晶方向上,它实际所要表达的是根据对金刚石晶体的性能的了解,晶体结构不同,而对激光反射形成不同的衍射图像进行的。由氦氖激光管产生的激光束,通过屏幕上的小孔,照射到金刚石表面,它实际所要表达的是被激光照射的金刚右表面足某一晶面面网,则当转动金刚石使被测晶面与激光束相垂直时,它可以说要表达的是激光被反射到屏幕上形成特征衍射光像,根据衍射光像的图形即可知道被激光照射的晶面为何种晶面。
激光反射形成的衍射的图像,与金刚石表面的晶纹和微观凹坑具有对应的关系。由于金刚石单晶各个晶面的结构的不同,它可以说要表达的是晶纹和微观凹坑的形状又取决于各晶面面网的结构,即金刚石晶体的各晶面有其固定的品纹和微观凹坑的形状,因此各晶面反射激光而形成的衍射光像形状也是固定的。
(100)晶面的激光衍射图像它实际所要表达的是,图像呈四叶形,而在扫描电镜
下观察到的(100)晶面的表面晶纹和微观凹坑呈正方形。激光衍射图像呈四叶形,反映了(100)晶面与晶体的4次对称轴相的垂直的实质。它实际所要表达的是衍射图像叶瓣所指方向是(100)晶面的好磨的方向。
(111)晶面的激光衍射图像,图像呈三叶形,而在扫描电镜下观察到的(111)晶面的表面晶纹和微观凹坑呈正三角形。激光衍射图像呈三叶形,它实际所要表达的是反映了(111)晶面与晶体的3次对称轴相垂直的实质。(111)晶面的激光衍射光像的叶瓣所指方向,是该晶面的好磨方向。它可以说要表达的是(111)晶面的好磨方向只是叶瓣所指方向,而逆该方向(相差1800)则为难磨方向。
(110)晶面的激光衍射图像,图像呈二叶形,而在扫描电镜下观察到的(11O)晶面的表面晶纹和微观凹坑呈狭缝形和长条形。激光衍射图像呈二叶形,反映了(11O)晶面与晶体的2次对称轴相垂直的实质。它实际所要表达的是(11O)晶面的激光衍射光像的叶瓣所指方向是该晶面的好磨方向。
三、X射线晶体定向
X射线晶体定向原理为,用一定波长的X光束穿透晶体时,它实际所要表达的是晶体内原子的电子产生振动,振动电子将在各个方向发出散射光。该散射光在某些方向被反射增强,形成所谓衍射光束。而衍射光束能在荧光屏幕上被观察到,并能使照相底片感光。它实际所要表达的是金刚石晶体来说,在满足反射的条件下,只有原子密集的晶面面网,如(100)、(111)、(110)晶面反射的X光才能形成可以观察到的衍射图像,利用这些衍射图像即可确定(100)、(1111)和(110)晶面的位置。
用x射线进行金刚石晶体定向的实际步骤比较简单,但是X射线对人体有害。
相较于金刚石,它实际所要表达的是人造宝石的品种很多,有蓝宝石、红宝石和绿宝石等,而红宝石是单晶体,其硬度仅次于的金钢石,为莫氏9级,但比金钢石的便宜的得多。我国水刀常用红宝石作喷嘴材料。