金刚石结构性能和加工三个因素之间的关系
金刚石是原子晶体，结构排布是网状的立体结构，而石墨是分子晶体，层状结构，所以二者的物理性质差异很大！
金刚石是现有所有天然物质中最硬的，硬度为10
人工合成金刚石比天然的还硬，能在天然的金刚石上画出痕
在高温下（有氧）转变成二氧化碳
也可以在工业上作钻头
也可以作激光装置中的部件
金刚石结构分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石。
在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。由于钻石中的C-C键很强，所以所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以钻石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。
钻石的摩氏硬度为10；由于在自然界物质中硬度最高，钻石的切削和加工必须使用钻石粉来进行。钻石的密度为3.52g/cm3，折射率为2.417，色散率为0.044。
扩展资料：
金刚石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体，是指经过琢磨的金刚石。金刚石是无色正八面体晶体，其成分为纯碳，由碳原子以四价键链接，为目前已知自然存在最硬物质。
由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石硬度非常大，熔点在华氏6900度，金刚石在纯氧中燃点为720~800℃，在空气中为850~1000℃，而且不导电。
参考资料来源：百度百科-金刚石
金刚石结构性能和加工因素之间的关系：
由于金刚石具有密度大、硬度高、强度大、耐磨耐酸碱性好,因此,在国民经济的各个工程领域、特别是在钻探工程施工中得到了广泛应用。
(一)金刚石性能
1.金刚石的力学性质
(1)硬度高
金刚石是世界上已发现矿物中硬度最高的矿物。它的莫氏硬度为10级,其研磨硬度为刚玉(莫氏硬度9级)的150倍,为石英(莫氏硬度7级)的1000倍,是硬合金的6倍,为碳化硅和碳化硼的2～3倍。
金刚石晶面硬度与其结晶体形态有关,八面体的大于十二面体的,十二面体的大于六面的,而且金刚石的晶体硬度还具有各向异性,八面体不同方向上硬度相差不大,十二面体中平行于晶面棱边的硬度最小,六面体中垂直于晶面棱边的硬度最小,而它们对角线方向上硬度最大。因此,在加工表镶钻头时要注意这种方向性。正确利用金刚石各向异性特性,可提高钻头寿命50%～60%。
(2)抗压强度大
金刚石具有极大的抗静压强度(简称强度)。强度的大小取决于金刚石晶体的形态、晶体的完好程度、杂质的成分和含量、晶体的组织结构等。一般浑圆状的、结构完好的金刚石强度大。天然金刚石的抗压强度高达8600MPa,为刚玉的3.5倍,硬质合金的1.5倍,钢的9倍。人造金刚石的强度目前还低于天然金刚石:用于钻探的人造金刚石强度一般要求在2500MPa以上,即60#单晶单颗粒抗压强度在85N以上。
硬度高、强度大是金刚石的独特性能之一。但它的脆性也大,受到冲击载荷易产生裂隙甚至破碎,其动压强度不及静压强度的四分之一。因此,在金刚石钻进中要避免冲破击碰撞,采取有效的减震、防震措施。
(3)耐磨性好
金刚石具有极高的耐磨性。在空气中它与金属的摩擦系数小于0.1。金刚石的耐磨性是刚玉的90倍,是硬质合金的40～200倍,是钢的2000～5000倍,这就决定了金刚石钻头耐磨的特性。金刚石的耐磨性和硬度一样,也具有各向异性,使用时要注意不同晶面及同一晶面不同方向上的耐磨性是不同的。
2.金刚石的物理性质
(1)颜色
纯净的金刚石应是无色透明的。天然金刚石由于含有微量杂质元素,使之呈现出各种颜色。常见的有浅黄色、浅棕色、浅绿色、玫瑰色和深棕色等。金刚石一般以色浅,透明度高的质量好。
(2)密度
金刚石的密度在3.27～3.56g/cm3之间,计算值取3.52g/cm3,它取决于金刚石晶体、杂质、包裹体、裂隙等。
(3)电磁性
金刚石一般是电的不良导体,但随温度升高,导电率有所增加。但含有少量硼的金刚石(呈天蓝色)其电阻率较低,是良好的半导体材料。
(4)导热性和热膨胀性
金刚石具有良好的导热性,金刚石的导热率是硬质合金的7倍,钻头胎体的5倍,一般岩石的10倍以上。这在钻孔中有足够冲洗液的冲洗条件下,对冷却钻头十分有利。
金刚石的热膨胀性,随温度变化而不同。低温时,热膨胀系数很低,有利于钻头的镶嵌;随着温度升高,热膨胀系数剧增。
3.金刚石的化学性质
(1)耐酸碱性
金刚石有很强的耐酸性,常温时不与酸起化学反应,与碱起缓慢作用。因此,可利用强酸来腐蚀废旧钻头,回收金刚石。只有在沸腾温度下,某些强酸(如硝酸、氢氟酸)对金刚石才有明显的腐蚀作用。
(2)亲油疏水性
金刚石是碳的结晶体,是非极性矿物,其表面有很强的亲油疏水性,能吸附一层油膜,而完全不吸水。因此,在钻进中用乳化冲洗液,能起到良好的润滑减阻作用。
(二)金刚石的应用
由于金刚石具有密度大、硬度高、强度大、耐磨耐酸碱性好,因此,在国民经济的各个工程领域、特别是在钻探工程施工中得到了广泛应用。
答：
金刚石结构是指每个原子与相邻的4个原子形成正四面体的结构，又称为金刚石立方晶体结构(diamond cubic lattice structure)，原型是金刚石。
具有金刚石结构的晶体除了金刚石以外，还有硅、锗、α-锡等。
金刚石结构与闪锌矿结构(zincblende structure)非常相似，不同之处在于，构成闪锌矿结构的两个面心立方点阵上的原子是不同种类的，例如Zn和S, 而构成金刚石结构的原子是同种类的。闪锌矿结构的堆积率随两种原子的相对大小而变。
金刚石与石墨同样由碳原子构成，是同素异形体。由于碳原子的结合方式不同，两种物质的性质迥异。石墨中的碳原子是按sp2杂化的方式形成共价键的，在一个平面上以共价键结合成蜂窝状结构，层与层间靠比较弱的范德华力结合。同一层内碳原子之间的结合比金刚石还强，所以石墨的熔点比金刚石更高。但层间结合较弱，很容易发生滑移，所以硬度很低。石墨中碳原子的4个价电子中的3个形成共价键，另外一个价电子在晶体中形成大键，可以沿石墨层导电。
金刚石与其他的碳同素异型体之间的差别也是有碳原子结合方式的不同而引起的。
拓展：金刚石刀具在机械加工行业中已经广泛应用，做成刀具主要由以下几类：
1、金刚石聚晶：通过高温高压合成的，做拉丝模等应用较多，另外做成磨片，研磨钻石等首饰；
2、pcd复合片焊接刀：通过高频焊或者真空焊，做成机夹或者焊接式刀具，主要用于加工有色金属和非金属；
3、pcd单晶刀具：通过特殊的焊接和修磨工艺做成的，部分行业要替代pcd焊接刀，主要用于精密行业的加工，但是价格比pcd焊接刀要贵很多，技术要求很高！
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