篇一：钻石论文
宝石之王——钻石
黄**材料科学与工程学院无机非金属材料
摘要
钻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。一颗钻石，从它的开采、分选、加工、分级、销售，到最后卖到购买者手中，约涉及200多万人，其珍贵性也体现在它的悠久文化价值上。本文将从钻石的形成、晶体结构性质以及优化加工处理等方面介绍钻石。
关键词：钻石 晶体 性质 颜色成因 优化 加工
目录
1 钻石的形成与地质产出 .................................................................................................................................. 3
2 钻石的晶体特征 .............................................................................................................................................. 3
3 钻石的物理性质 .............................................................................................................................................. 4
3.1 光学性质 .............................................................................................................................................. 4
3.2 力学性质 .............................................................................................................................................. 5
3.3 热学性质 .............................................................................................................................................. 5
3.4 电学性质 .............................................................................................................................................. 5
4 钻石的颜色成因 .............................................................................................................................................. 5
4.1 晶格杂质元素致色 .............................................................................................................................. 6
4.1.1 杂质氮对钻石颜色的影响 ...................................................................................................... 6
4.1.2 杂质硼对钻石颜色的影响 ...................................................................................................... 6
4.1.3 杂质氢对钻石颜色的影响 ...................................................................................................... 6
4.2 辐照损伤致色 ...................................................................................................................................... 6
4.3 塑性变形致色 ...................................................................................................................................... 7
4.3.1 天然粉红色、紫红色钻石 ...................................................................................................... 7
4.3.2 天然褐色钻石 .......................................................................................................................... 7
4.4 包裹体致色 .......................................................................................................................................... 7
5钻石的优化处理 ............................................................................................................................................... 7
5.1 钻石的颜色处理 .................................................................................................................................. 8
5.1.1辐照处理 ................................................................................................................................... 8
5.1.2高温高压处理 ........................................................................................................................... 9
5.1.2.1 褐色钻石的高温高压处理 ................................................................................................ 9
5.1.2.2 灰色钻石的高温高压处理 .................................................................................................. 9
5.1.3 其他处理方式 ...................................................................................................................... 10
5.2 钻石的净度处理 ................................................................................................................................ 10
5.2.1 激光打孔 ................................................................................................................................ 10
5.2.2 裂隙充填 .............................................................................................................................. 11
5 钻石的合成 .................................................................................................................................................... 12
5.1 高温高压种晶触媒法合成钻石 ........................................................................................................ 12
5.2 化学气相沉淀法(CVD)合成钻石 ...................................................................................................... 12
1 钻石的形成与地质产出
欣赏一颗钻石时，你看到的是久远的历史。钻石形成于很久很久以前地层的深处。如南非的一些钻石年龄为45亿左右，表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶，钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程，这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外，地外星体对地球的撞击，产生瞬间的高温、高压，也可形成钻石。
天然钻石是怎样形成的？钻石一般是通过火山爆发形成的，被岩浆带到地球的表面。岩浆在上升过程中同时也会把一些相关的矿物掳获到地球表面。这些将是用来寻找钻石的指示性的矿物，在同一土壤范围内，指示性矿物越多，找到钻石的机会就越大。经研究表明：地表以下100多分里处富含碳元素的矿层，在巨大的压力和大约1200摄氏度的环境下形成的钻石。绝大多数钻石的形成年代都在20亿到30亿年前，这种炼狱般的过程使分子的排列结构发生了巨大的变化，从乌黑的碳块变成令人惊异的透明钻石晶体，在钻石形成的过程中，有时会有其它的元素混进来，这就使天然钻石有多种颜色：从粉红到鲜红，从淡黄到天蓝。
稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类，但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩，目前为止发现有两种类型：金伯利岩和钾镁煌斑岩,这两中岩石均是由火山爆发作用产生的，形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部，这种岩浆多以岩管状产出，因此俗称管矿（即原生矿）。含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表，经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎，在水流冲刷下，破碎的原岩连同钻石被带到河床，甚至海岸地带乘积下来，形成冲积砂矿床（或次生矿床）。原生矿床产量约占总产量的1/4，而次生矿床类占3/4 的产量，并有大量宝石级钻石。 2 钻石的晶体特征
钻石的基本单元是面心立方体，大量的基本单元按照一定的规律有序地排列在一起, 组成一定的形态——构成了钻石的晶体形态，如图1所示。
钻石的晶体形态可以分为单形和聚形两种类型。单形是
指由对称要素联系起来的一组晶面的总和; 聚形是指由两
种以上的单形聚合在一起所构成的晶体。钻石常见有七种单
形, 分别是八面体、菱形十二面体、立方体、三角三八面体、
三角六八面体、三角四六面体和四角三八面体。其中最常见
的是前三种单形及其由它们聚合而成的聚形。自然界中的钻
石若处于理想的生长环境下, 同一单形的晶面应该是同形
等大。但这种理想的晶形很少见,多数晶体由于所处物理化
学条件的改变, 会出现晶面生长不均, 呈弯曲状、变形状等
复杂的晶体形态。
图1（单位晶胞构成的钻石晶体）
八面体是钻石中最常见的形态, 有平面八面体和曲面八面体之分。菱形十二面体居钻石晶形中的第二位。立方体是较少出现的晶形。除上述三种基本单形及它们的聚形外, 还有少数上述单形与四六面体、四面体等组成的聚形。但是, 在实际结晶过程中, 如果同种类型的结晶面在某些地段受到限制或晶体在所有方向上都没有足够空间自由生长,另外, 晶体在形成之后受到熔蚀或溶解作用也可导致呈不规则形态。
另外，还有一个需要注意的是, 不同原生矿床中的钻石, 往往存在着晶体形态特征的差异性, 如南非金刚石多为八面体(南非型) ; 巴西的多为菱形十二面体( 巴西型) ; 印度的除八面体外, 亦见曲面六八面体的异形; 中国的钻石有菱形十二面体、八面体及八面体与菱形十二面体聚形。
3 钻石的物理性质
3.1 光学性质
（1）透明度：钻石是所有晶质材料中最透明的，但钻石如果含许多包裹体，其透明度下降，直至不透明。用做宝石的钻石都是透明的。
(4)光性：各向同性，因此在偏光镜下为全消光．但钻石因受构造作用影响而发生品格奇形，因而常显异常干涉色。
(5)折射串：2．417—2．419；无双折射。
(6)色散：0．044，较高．表现出很强的火彩。
(8)吸收光谱：黄色系列钻石在紫区415．5nm处有一强吸收线，淡褐色到谈绿色钻石在绿区504nm处有一窄带，在绿和蓝绿区有两个弱带，415．5nm线也可出现。
(9)荧光；不同钻石所发荧光的强度和色调往往是不同的。一些钻石可显磷光，成为真正的夜明珠。
3.2 力学性质
(1)解理；四个方向完全的八面体解理．解理面平行于晶体的八面体面。
(2)硬度：摩氏硬度为10．是世界上最硬的物质，绝对硬度为刚玉的140多倍。但同一颗钻石的不同方身其硬度存在差异，这是钻石能够切磨钻石的根本原因所在。
(3)韧度：钻石虽很硬，且抗压性很大，但性脆，撞击易破裂
(4)密度：3．52g／cm3。
3.3 热学性质
钻石的热膨胀性非常低，因此，温度的突然变化对钻石的影响极小。无裂隙或无包裹体的钻石，在真空加热至18000c而后快速冷却，不会给钻石带来任何损害。但在氧气中加热，则只需达到较低的温度(650度c)，钻石便缓慢燃烧变为CO2气体，激光打孔和切磨均是利用这一原理，在很少的区域内提供集中热量，使空气中的氧气将钻石烧掉。
钻石的热传导率是所有已知物质中最高的。利用这一特殊性质制成的热导仪成为钻石检测中最快捷有效的工具。在电子工业中则用作散热片和侧温热感应器件。
3.4 电学性质
除少数罕见的天然蓝色钻石(Ⅱb型)外，钻石—般是绝缘体。钻石越纯净，其品格越完美，则其电绝缘性就越好。
4 钻石的颜色成因
钻石的呈色机理是一个相当复杂的问题。多年来一直是许多研究结构关注的焦点。在理想的状态下，钻石由于是完整的等轴晶系晶体，在可见光范围内没有选择性吸收，因此表现为无色。然而天然生成的无色纯净的钻石是极为稀少的，极大部分钻石因为在其漫长的生长过程中，受到外界生长环境的影响，而使它的晶格受到损伤，致使出现深浅不一的颜色。钻石的颜色主要有三大系列。即：
黄色系列：包括无色、浅黄至黄色钻石；
褐色系列：包括不同强度的褐色钻石；
彩色系列：包括粉红、紫红、金黄、蓝色、绿色等钻石。
篇二：钻石与应用---论文分析报告
课 程 论 文 分 析 报 告
分析人：李颖 系主任签字： 填表时间：20130628
篇三：钻石论文
珠宝欣赏与鉴定论文：钻石永流传
你是否还记得电影《泰坦尼克号》中那颗美丽无比的蓝色钻石项链“海洋之心”？那是我第一次被钻石的高贵华丽所吸引，剔透的硕大钻石配上精细的切工，它简直就是一件艺术品。由它牵引出的爱情故事感人至深，让我不得不总是将钻石与爱情联系在一起。
众所周知，钻石是世界上最坚硬的天然物质，无坚可摧，永不磨损，一经切磨便光辉永恒。人们将钻石称为“宝石之王”、“无价之宝”。英文中钻石(diamond)一词，其实源自于希腊文(adamas)，即是不可征服的意思。远於盘古初开的亿万年前，钻石已经深藏於地壳深处，至今仍是大自然最坚硬持久的瑰宝。正因为钻石历经千万年仍保持璀璨的光芒，因而赢得“永恒”的美誉，成为今日“恒久真爱”的象徵。如今说起钻石，大家的第一反应就是它能引发女人尖叫。戴比尔斯的经典广告“钻石恒久远，一颗永流传”更是像魔咒一般，一个多世纪以来蛊惑了全世界女人的芳心。
有关钻石的神话故事多不胜数，古希腊人相信钻石是陨落到地球上的星星的碎片，甚至有的认为钻石乃天神的泪珠，传统中爱神邱比特的箭头正是因为镶上钻石而能施展爱的魔法。
自古至今，无论潮流如何演变，钻石的婚戒依然是新娘最梦寐以求的爱情信物。它纯洁无瑕，好似神圣的爱情，将它作为一种定情物献给自己的心上人，预示着情侣之间对爱的永恒追求和忠贞的爱情誓言。每一颗钻石都独特罕有，就像每一段爱情也各有新意。即使是相同的钻石通过各种不同的切割方法，呈现出来各异的形状更有不同的寓意。比如圆形，它喻示着善良、儒雅及热情等传统美德，偏爱这种形状钻石的伴侣是古典风格的忠实拥护者。心形，这一最为浪漫的钻石形状为众多热恋中伴侣所钟爱。作为浓情和浪漫的表征，心形钻是那些敢于向世人公开纯真爱情的痴情男女的选择。
钻石作为一种高附加值的珍宝，人们在价值理念上总是把它等同于财富，认为拥有钻石即是拥有财富。同时，钻石在历史上是历代君主帝王们所梦寐以求的。他们把自然界极为罕有的特大颗粒的钻石深藏宫中，作为一种不可与世人分享的极力象征，奉为至宝，世袭相传。自1902年起一颗名为“印度大金刚钻”的稀世巨钻就被镶嵌在历代英国王后的后冠上，成为了地位与权利的象征。
钻石还蕴着其他丰富的文化内涵，例如完满的象征。钻石经过工艺师巧夺天工的研磨，使其原本就独有的各种品质更光彩夺目，完满之至，令人爱不释手，以至于人们在赞叹之余，对钻石更寄予一种崇高而完满的象征意义。人们把结婚六十周年——这个被视为人生最长久的美满婚姻，称之为钻石婚。这也是人们对钻石完满无缺的赞誉。
我相信每一颗钻石都有自己的故事。名钻“霍普”就是一颗具有极其罕见的深蓝色的透明钻石，关于它的故事神秘又具有传奇性。据说，它不仅蓝得美丽，而且似乎发射出一股凶恶的光芒，这可能是因为在它那像迷雾一样的历史中，充满了奇特和悲惨的经历，它总是给它的主人带来难以抗拒的噩运之故。钻石带给人们的不总是美好，在美国电影《血钻》中，一颗南非的惊世红钻牵扯出了一系列的争夺与杀戮。
我喜欢钻石，它历经时间磨砺，永恒存在于世上。在几千万年前，地下深处炽热的岩浆沿管子上冲，由于火山口经常被堵死，上升的岩浆在极巨大的压力下冷却。其中含的少量纯碳在这种高温和巨大压力下结晶成为金刚石，也就是钻石。岁月在它面前显得微不足道。拥
有它，首先应该有一颗善良的心，那么钻石就像情人炯炯有神的眼睛，深情地注视着你。 学了这近三十个课时的珠宝鉴定与欣赏课，总体来说受益匪浅，通过课堂上老师的谆谆讲解，我认识了很多很多的宝石，同时看到的宝石照片更是数不胜数。这些照片大多是老师从各地的珠宝店中和珠宝展上拍摄到的照片，可以说来自全世界。上着这堂课我们已经把眼光放在了全世界，极大地拓宽了我们的珠宝知识。现在头脑中还能记起的就有钻石，红蓝宝石，玛瑙，祖母绿，碧玺、翡翠、玉石，猫眼，橄榄石，石榴石等等。
若要说我最喜欢的宝石是什么，我会不用迟疑的回答是钻石。就仅凭钻石是宝石之王这一点，相信有很多人会和我有相同的爱好的。当然我看中的不仅是因为钻石它是最珍贵的宝石这一点，还有是因为钻石那我喜爱的造型，最大的硬度稳定性，有着不可比拟的闪耀关泽。。。。。。我想这世界上什么东西都可能磨损的与原样相形见绌，但要说钻石被磨损了，那是不可能的，所以在我看来，钻石在佩戴和流传的过程中是不用担心它会被损坏。其次钻石是一种高贵的象征，它应该是比金子还更能发光了吧，作为装饰品，它的璀璨最具让人显眼。钻石在这世界上就和人一样，没有那两颗是完全一模一样的，每一颗都有它的特性，总有一颗是能代表我。我特别欣赏这句广告词，当每个人都能宣告我们的独特时，我们会是多么的自豪。
下面我将介绍钻石的相关知识。钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻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。是一种化学成分最简单的宝石，也是天然矿物中的最高硬度，其脆性也相当高，用力碰撞仍会碎裂。钻石的折射率为2.417，色散值高达0.044、全内反射临界角为24.5度，故钻石的金刚光泽特别耀眼。纯净的钻石无色透明，由于微量元素的混入而呈现不同颜色。
微量元素的混入关系到钻石的性质和类型。钻石的化学性质很稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱不会对其产生作用。钻石源于古希腊语Adamant，意思是坚硬不可侵犯的物质，是公认的宝石之王。它常见外形有圆形、椭圆形、榄尖形、心形、梨形、方形、三角型及祖母绿形。圆钻，是最常见的形状。
钻石目前有一些相似宝石和合成钻石。宝石市场上常见的代用品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝榴石、钇镓榴石、人造金红石。合成钻石于1955年首先由日本研制成功，但未批量生产。因为合成钻石要比天然钻石费用高，所以市场上合成钻石很少见。钻石以其特有的硬度、密度、色散、折光率可以与其相似的宝石区别。
正因为钻石这么稀有宝贵，故钻石的鉴定显得特别重要。钻石的质量好坏取决于钻石的4C标准，钻石的4C即钻石评价标准。它包括钻石的卡、净度、色级、和切工。卡是我们常说的克拉，表示钻石的大小。克拉也是钻石的重量单位。重量也有级别之分，0.30ct-0.39ct，0.40ct-0.49ct，0.50ct-0.69ct，0.70-0.89ct，0.90-0.99ct，1.00ct-1.50ct，1.50-2.00ct这么些级别。在其他三C相同情况下，钻石价格与重量平方成正比，重量越大，价值越高。净度是指钻石中瑕疵的多少，瑕疵少的级别就高，可以反射出耀眼的光芒。净度分级有分级依据，依据是内含物位置，大小和数量的不同来划分．由高到低详细可分为FL,IF,VVS1,VVS2,VS 1,VS2 SI1,SI2,SI3,P1,P2,P3.在十倍显微镜下仔细观察钻石洁净程度，瑕疵越多，所在位置越明显，就可能造成钻石的表面非常暗淡，则质量越差，价格也相应要降低。色级是指钻石的颜色级别，钻石的颜色由最罕贵的完全无色至黄、褐色，色泽越浅的
钻石，光线越易于穿透，这是4C中最直观的。[切工是指成品裸钻各种瓣面的几何形状及排列方式．切工分为切割比例，抛光，修饰度三项。顶级切工的石头，对于光线反射可以达到一个最接近完美的比例，也就是三项E X(EXCELLENT)切工，但是像这种切工价钱也稍微贵一些，因为它的出成率比较低，比不是三项EX切工的价钱高5%左右，但三项EX的石头色彩绝对是最绚丽的．几种常见切割形式 ：圆形 祖母绿型 椭圆形 梨形 公主方型 枕形 心形 八心八箭-邱比特切工。
立方氧化锆与钻石的鉴别：立方氧化锆之所以能取代所有的磨制假钻石的原料，是由于它有着与真钻石非常相近的性质。首先，立方氧化锆的折光率为2.17，色散0.06，与钻石很接近，又与钻石同属均质性。立方氧化锆的硬度高达8.5，这使它琢磨成宝石后，可以镶嵌在首饰上长期佩戴，不会被划伤磨毛而失去光泽。立方氧化锆可以制出透明度极佳、完全无色的产品。当然，立方氧化锆与钻石仍有不少差别；首先是硬度，什么物质也比不上钻石，立方氧化锆也不例外的低于它。此外，立方氧化锆的比重高达5.6—6，是钻石的1.6—1.7倍。有条件用仪器测一下比重，立即可以区别。 立方氧化锆的商品代号为CZ，因此，用它磨成的假钻石 也常叫做“CZ钻”。CZ钻由于价格非常低廉，可外观又极像钻石，因此获得 了广大顾客的欢迎。
世界上钻石的开采极为困难，矿产资源也很稀缺。目前，已探明天然钻石储量大约有25亿克拉，其中澳大利亚6.5亿克拉，扎伊尔5.5亿克拉。按目前开采水平现有钻石储量只能开采25年，但随找矿科技水平的提高，每年都发现有新的矿区，近几年加拿大钻石储量明显增加。中国的金刚石探明储量和产量均居世界第10名左右，年产量在20万克拉，钻石主要在辽宁瓦房店、山东蒙阴和湖南沅江流域，其中辽宁瓦房店是目前亚洲最大的金刚石矿山。
自古以来，钻石一直被人类视为权力、威严、地位和富贵的象征。其坚不可摧、攻无不克、坚贞永恒和坚毅阳刚的品质，是许许多多精神的映照，是人类永远追求的目标。它具有潜在的、巨大的文化价值。许多有名的钻石都有一段充满传奇色彩的历史。在现代话的社会相信人人都渴望能得到一颗钻石，但那是美好的梦想，我们可以憧憬，也可享受这憧憬带来的别样幸福感。我忠贞与真正的钻石，但如有人只为了装饰，我觉得立方 氧化锆已经够满足他的虚荣了吧！
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