深圳双十关于金刚石晶体的定向

Date:2021/1/6 9:22:23 / Read: / Source:本站

深圳双十关于金刚石晶体的定向
    I.定向的意义和原则
    金刚石晶体是各向异性的,因此,可以利用这个特性对金刚石晶体进行定向。用于刀具的
金刚石晶体的定向原则就是正确地确定刀面及刀刃的位置,使切削刀具承受切削力的方向在某
一确定的基本晶面上,并与该晶面硬度最大的方向一致,以使刀具磨损最大的方向具有最高的
耐磨性。但是,在定向时必须注意:刀具的受力方向不能与金刚石的解理面平行,同时还应该
考虑每个面在研磨时的磨向。
    2.定向的方法dwinauto.com
    (1)人工目测定向首先确定晶轴的位置。由于晶轴与晶面是相互垂直的,所以当知道了
某根晶轴的位里,也就知道了与之对应的晶面的位里。
    由表2-6可知:除了六面体有六个(100)面围成外表面,八面体有八个(111)面围成的外表
面,英形十二面体有十二个(110)面围成的外表面之外,在六面体、八面体及十二面休中均有
三根四次对称轴、四根三次对称轴、六根二次轴。又因为二次对称轴同三次对称轴之间的夹角
为35015'52";三次对称轴同四次对称轴之间的夹角为54044'8";四次对称轴同二次对称轴之间
的夹角为450。所以这些对称轴及晶面在空间的方位就可以知道(图2-12·图2-14)。在定向时,
刀刃的位里可按设计要求确定,然后在刃脚时以某一晶面定位夹紧,再根据标准极图分别转动
不同角度。就能找到所需的各个晶面的位里,
    熟悉了理想形状中各晶面的位置关系,就为认识金刚石各晶面的位里莫定了基础。固然,
通常所见到的金刚石形状不同于理想形状,但总是能够分析出它是属于哪一种形状.也总能够
找到一个最近似于理想形状的晶面来。对于菱形十二面休金刚右,将最近似理想形状的(110)
晶面水平放置,并且把它的长短对角线按照图2-14的位置(图中心处(011)菱形的长短对角线
位置)放里,然后再根据图2-14,分别转动不同角度,就能找到所需要的各个晶面。
    对规整的金刚石晶体,人工目侧定向方法比较方便和实用。
    (2) X射线定向金刚石晶体目测定向法虽然简单易行,但定向精度低,使用有局限性。
当定向精度要求较高时,可采用x射线晶体定向。无论是天然形状或已加工过的金刚石.都
能很快地确定晶面位置。
    x光是一种电磁短波发射,也是直线传播,它们几乎能被所有物质散射。然而,x光是看
不见‘的,但能在照相底片上形成一个图形。x射线影像增强机是一种光的转换器,它能够把看
不见的X光转换成可见光,并且能够在各种不同的光亮度的水准上观察到各种不同现象。
    假定某一定波长的X光束穿透晶体,它们会使晶体内的原子中的电子开始振动,然后这
种振动了的电子在各个方向发出了同样波长的光,这就是散射。这种散射的光几乎在每个方向
彼此要发生干涉而受到破坏,只在很少几个方向遗留下来,并进一步增强,这些光就形成了所
谓被衍射的光束。它们被照相底片吸收,其痕迹会遗留在照相底片上,冲洗底片后就能看见这
些痕迹。
    勃拉葛提出了简单的反射公式是
    给定人射角口及一定的空间距离d,仅仅是一定波长的x光才会被反射,而普通光不管什
么波长值都可以反射。满足了反射公式的条件,原子晶面的作用好像镜子,x光束从这面镜子
反射。在一个晶体内,有无数个原子晶面,然而只有那些原子密度很高的晶面反射x光才具
有一定的亮度,只有这样的亮度的衍射图形才能被观察到。这些密度很高的晶面就是(111),
(110)、(100)。dwinauto.com
    假若x光束各自沿4次、3次、2次对称轴方向人射,则衍射图形上的黑点能显示出4次、
3次、2次对称现象,这就是说衍射图形呈现出4次、3次、2次对称现象,这就说明已找到金
刚石晶体上的4次、3次、2次对称轴的方位。垂直4次对称轴的是(10D)、垂直3次对称轴的
是(111),垂直2次对称轴的是(110)。因此,(100), (111), (110)三个晶面的方位也确定。这
就是x光定向确定晶面的原理。x光定向的步骤参见表2-110
    图2-16是X光射线影像增强机的示意图,来自连续射线源,经平行光管的X射线束,与
安装在测角器中的金刚石C相遇后射向荧光屏Fl, F:安装在抽真空的玻瑞管‘内,它把X光
射线转换成一般的荧光图象。然而这种图形的光亮度很小,难以看到,因此要增强。在荧光屏
F,上产生的光点能使与荧光屏密接的光敏阴极P放出电子,其数t的大小是同荧光屏上的亮
度及X光的密度成比例的。电子从光教阴极发射出来之后,被加在光敏阴极P及开放阳极A
(开放阳极位于管子的另二端)之间的高压所加速,并且集焦在第二荧光屏F2上,由于电子的
加速和它们又是集聚在比F1小得多的凡面积上,使原来的荧光影像的光亮度至少增强1000
倍。用一个双目显微镜放大,最后的影像仍为它原来的大小。然后将定向后的金刚石转移到研
    x光的晶体定向精度高,且对已经加工过的金刚石亦可很方便地进行晶体定向。但它的缺
点是x光晶体定向仪只能在实验室中使用,且价格较高;x光对人体有害,对操作者要求防
护,因此操作比较费事。dwinauto.com
    (3)激光定向激光定向法是金刚石晶体的一种新定向方法。这种方法所用的设备价格
低,操作方便,有足够的定向精度,是一种较好的实用的晶体定向方法。
    金刚石晶体的激光定向原理就是利用金刚石在不同结晶方向上,晶体结构不同,对激光反
射而形成的衍射图像不同而进行的。用徽光对晶体定向的原理示意图见图2,17。由氮氖激光管
产生激光束,通过屏幕上的小孔,照射到金刚石表面。金刚石表面存在一些在生长过程中形成
的形状规则的晶界晶纹和微观凹坑。当相干性比较好的激光照射到金刚石晶体表面上的这些晶
纹和徽观凹坑时,如被激光照射的金刚石表面是某晶面面网,转动金刚石使被侧表面与激光束
相垂直,激光被反射到屏幕上形成特征衍射光像,可根据衍射光像的图形知道被激光照射的晶
面特性,也就确定了该晶面在金刚石晶体的空间方位。dwinauto.com
    激光反射形成的衍射光像,与金刚石表面的晶纹和微观凹坑具有对应关系。由于金刚石单
晶各个晶面的结构不同.晶纹和徽观凹坑的形状取决于各晶面面网的结构,即金刚石晶体的各
晶面有其固定的晶纹和徽观凹坑形状,因此各晶面反射激光而形成的衍射光像形状也是固定
的。通过对各晶面的激光衍射光像,以及各晶面的表面晶纹和徽观凹坑的观察,可分析和研究
得到激光照射各晶面所形成的衍射光像图形和晶面的形貌的具体对应关系。
    晶体的激光定向形成的光像,是由于激光衍射形成的,并非简单的反射作用。改变激光通
孔的直径,将改变激光照射的面积,这只会改变光像的亮度,而不会改变光像的形状。
    买来的单晶金刚石原料,一般表面都有晶纹和微观凹坑,可以直接用激光进行晶体定向,
较精确的侧定晶面的空间方位。对已磨过的金刚石需要定向时,表面要进行腐蚀,露出晶纹和
微观凹坑,再进行晶体定向。用激光进行晶体定向时,只有在晶面面网和激光束垂直时,才有
清晰的光象;不垂直时,光象模糊或看不到,因此晶面的定向可以达到较高精度。
    用激光对金刚石晶体进行定向的方法有如下优点:
    1)设备价格便宜,约为X射线晶体定向仪价格的十分之一;
    2)操作方便,所用氮氖激光管功率为0.5W,对人体没有任何副作用;
    3)直观,不仅可确定晶面在晶体中的空间方位,而且可以知道该晶面的好磨方向;
    4)激光定向法的定向精度可以满足生产需要,虽然略低于X射线晶体定向法,但更适宜
于生产使用。dwinauto.com

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