人造宝石材料
高比重人造玉石工艺配方

高比重人造玉石工艺配方
高比重人造玉石是一种具有高度仿真度并且价格得到控制的人造宝石,广泛应用于珠宝业和装饰材料。
其主要成分是氧化锆,钇铁矿等材料,通过高温熔炼,成形,研磨,抛光等工艺最终制成高比重人造宝石。
1.成分:
氧化锆(ZrO2):90%,
钇铁矿(Y3Fe5O12):10%;
助剂:
氧化铝(Al2O3):0.2%;
氟化钙(CaF2):0.05%;
抛光材料:
镉钡玻璃:
2.工艺流程:
粉末混合→熔炼成型→热处理→研磨→抛光
3.具体步骤:
1)粉末混合
将ZrO2和Y3Fe5O12按90:10的质量比混合均匀,然后加入助剂,将其完全混合均匀。
2)熔炼成型
将粉末混合物放入高温熔炉中,加热到1500 ~ 1800 ℃,熔化粉末混合物,然后将熔化的混合物倒入模具中,形成坯体,等待冷却。
3)热处理
将坯体放入炉中进行热处理,温度为1400 ~ 1600 ℃,保持30分钟至1小时不等,使其晶体结构稳定。
4)研磨
将热处理后的坯体研磨成需要的形状和尺寸。
5)抛光
将研磨后的坯体放入抛光机中进行抛光。
首先用金刚石抛光片对其进行初步抛光,然后再用白陶瓷抛光片进行最终抛光。
至此,高比重人造玉石的制作工艺基本完成。
总之,高比重人造玉石的配方和工艺流程相对简单,但其成品却拥有高度仿真度和良好的耐磨、耐腐蚀等性能,因此在珠宝和装饰材料等领域得到广泛应用。
人造刚玉成分

人造刚玉成分简介人造刚玉是人工合成出来的一种人造宝石,具有极高的硬度和抗磨损性,因此被广泛用于珠宝、机械刀具、研磨材料等方面。
人造刚玉的主要成分是高纯氧化铝(Al2O3),但也会加入其他金属离子和添加剂以改变其性能。
本文主要介绍人造刚玉的成分以及常见的添加剂和改性方法。
成分人造刚玉的主要成分是高纯氧化铝(Al2O3),其晶体结构为立方晶系。
高纯氧化铝具有很好的耐磨性和高温稳定性,是制备人造刚玉的主要原材料。
一般来说,高纯氧化铝的含量越高,制备出的人造刚玉的硬度和抗磨损性越好。
添加剂除了高纯氧化铝之外,常见的添加剂包括钇(Y)、钪(Sc)、铬(Cr)以及其他稀土金属元素。
这些添加剂可以优化人造刚玉的性能,如改善其晶体质量、增强其抗裂纹性能、提高其透光性等。
不同的添加剂会对人造刚玉的性能产生不同的影响。
例如,添加少量的钒元素可以显著提高人造刚玉的韧性和断裂韧性,而添加铬元素则可以改善其颜色,使其呈现出漂亮的红色或蓝色。
改性方法为了进一步优化人造刚玉的性能,常见的改性方法包括热处理、离子注入、镀膜等。
其中,热处理是一种比较常用的方法,它可以改善人造刚玉的晶体结构和化学组成。
热处理过程通常包括高温热处理、表面硬化处理等。
离子注入则可以通过向人造刚玉中注入离子来改变其化学组成和表面物理化学性质。
离子注入的常见离子包括氮、氟、氢等。
镀膜则是一种将金属材料镀在人造刚玉表面以增强其耐磨性、减少反射等效果的方法。
结论人造刚玉的成分、添加剂和改性方法影响着其性能和用途。
不同的添加剂和改性方法可以优化刚玉的性能,使其更加适合于不同的应用领域。
目前,人造刚玉已经成为一种广泛使用的宝石和工业材料,其应用领域在不断地扩大和深入。
人造金刚石简介演示

寻找更高效的合成方法
目前,人造金刚石的主要生产方法是 通过高温高压合成法。未来,可以探 索新的合成方法,如化学气相沉积 (CVD)等,以提高生产效率和降低成 本。
开发多功能应用领域
目前,人造金刚石主要用于制造切削 工具和磨料等。未来,可以开发其在 光学、电子学、生物医学等领域的应 用潜力,拓宽其应用范围。
航空航天领域
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涡轮叶片
人造金刚石的耐高温性能使其成为制造航空发动 机和燃气轮机中的涡轮叶片的理想材料。
表面涂层ห้องสมุดไป่ตู้
在航空航天领域,人造金刚石可以用于制备耐磨 、耐腐蚀和抗氧化涂层,以提高飞机和火箭部件 的性能和寿命。
切割工具
在航空航天领域,人造金刚石可用于制造切割工 具,如钻头和铣刀,用于加工各种高强度材料。
光学性能
折射率
人造金刚石具有高的折射率,使 其在光学应用中表现出色。
色散
人造金刚石具有高的色散,意味 着它们可以用于制造高清晰度的
光学元件。
透明度
虽然大多数常见的人造金刚石不 是完全透明的,但它们在某些波 段上具有良好的透光性,可以用 于制造特定波段透射的光学元件
。
05
人造金刚石的应用领域
工业领域
市场发展与竞争格局
全球市场增长趋势
随着科技的发展和应用的拓展,人造金刚石市场需求将持续增长。企业可以关注市场动态,抓住发展机遇。
国内企业竞争力提升
国内企业在人造金刚石领域具有较高的市场占有率,但与国际巨头相比,品牌影响力和技术水平仍有差距。国内 企业可以加大研发投入,提升产品品质和降低成本,提高市场竞争力。
的检测。
生产过程中的关键步骤和参数
合成反应
该步骤是整个生产过程中最为关键的 步骤之一,需要控制反应温度、压力 、催化剂等参数,以确保反应能够顺 利进行。
2024年合成立方氧化锆市场分析现状

2024年合成立方氧化锆市场分析现状概述合成立方氧化锆(Cubic Zirconia,CZ)是一种人造宝石,也被称为合成氧化锆或人造钻石。
由于其外观与天然钻石相似,并且价格相对较低,合成立方氧化锆在珠宝和工业领域中得到了广泛应用。
本文将对合成立方氧化锆市场的现状进行分析。
市场规模合成立方氧化锆市场在过去几年中呈稳步增长的趋势。
据市场调研公司的数据显示,合成立方氧化锆市场的规模在2019年达到了X亿美元,并预计在未来几年内将保持每年X%的增长率。
这一增长主要得益于合成立方氧化锆的广泛应用领域和不断增长的消费者需求。
应用领域珠宝在珠宝行业中,合成立方氧化锆的应用越来越受欢迎。
由于其高度相似的外观与钻石,合成立方氧化锆被用作替代品,使得价格更加亲民。
此外,合成立方氧化锆还可用于设计师珠宝的创作,以提供多样化的选择。
珠宝行业对合成立方氧化锆的需求将继续增长。
钢铁合成立方氧化锆在钢铁行业中的应用也日益增多。
由于其高熔点和优异的耐火性能,合成立方氧化锆在耐火材料制造中被广泛使用。
此外,合成立方氧化锆在钢铁生产过程中也可以用作温度测量材料。
钢铁行业的快速发展将推动合成立方氧化锆市场的增长。
陶瓷合成立方氧化锆在陶瓷制造中具有重要作用。
由于其高硬度和耐磨性,合成立方氧化锆被广泛用于陶瓷刀具和磨料制造中。
此外,合成立方氧化锆还可以用于陶瓷材料的增强和改良。
随着陶瓷行业的发展,合成立方氧化锆的需求将不断增长。
市场竞争合成立方氧化锆市场竞争激烈,存在许多全球和地区性的供应商。
一些国际知名的合成立方氧化锆制造商在市场上占据主导地位,如XX、YY等。
此外,一些地区性的制造商也在他们的本地市场上蓬勃发展。
市场竞争的加剧将推动合成立方氧化锆产品的创新和质量提高。
市场趋势技术创新合成立方氧化锆市场将继续受益于不断的技术创新。
新的合成方法和制备技术将改进合成立方氧化锆的质量和生产效率。
此外,与其他材料的复合以及功能性改良也是市场的趋势之一。
人造玉石材料标准

人造玉石材料标准
人造玉石是指通过特殊工艺加工出的、具备与天然宝石相似的物理、化学和光学特性
的人造材料。
人造玉石因其具有良好的外观效果和经济性而被广泛应用于装饰、制造首饰
等领域。
本文将介绍人造玉石材料的相关标准。
1. GB/T 1796-2008《宝石和珠宝鉴定基本原则》
该标准适用于宝石和珠宝的鉴定,其中包括人造宝石和天然宝石。
该标准规定了鉴定
宝石的基本原则,包括宝石物理特性、化学特性、光学特性等。
该标准适用于各种类型的人造宝石石质鉴定。
该标准规定了人造宝石石质鉴定的方法,包括宝石外观特点、石质粘合、留白、夹杂、气泡等。
3. GB/T 28568-2012《人造宝石和宝石用合成材料镶嵌材料和修饰材料术语和分类》
该标准适用于金属与合金制品中的宝石和人造宝石。
该标准规定了金属与合金中宝石
和人造宝石配置的要求,包括宝石质量、颜色、形状、尺寸等。
以上标准对于保证人造玉石的质量和使用效果具有重要意义。
在使用和制作人造玉石时,应根据这些标准进行选材和检测,以确保所使用的人造玉石达到标准要求,同时提高
人造玉石的安全性和耐用性。
人造玉石技术配方

人造玉石技术配方人造玉石是一种人工合成的宝石,具有与天然宝石相似的外观和物理性质。
人造玉石技术配方是合成人造玉石的关键因素之一,下面将介绍一种常见的人造玉石技术配方。
1.材料准备:-主要原料:氧化铝、硅酸钠、硅酸铝钠、硫酸铝、硝酸钠、低温熔融剂等。
-辅助原料:染色物质(如金刚红、蓝宝石绿等)。
-溶剂:双氧水、水等。
2.配方步骤:-选择一种适量的氧化铝作为主要原料,根据所需要合成的玉石颜色和种类,确定其他原料的比例。
-将硅酸钠、硅酸铝钠、硫酸铝等原料混合在一起,加入适量的溶剂,搅拌均匀,形成一个均匀的溶液。
-将氧化铝加入溶液中,继续搅拌,直到氧化铝完全溶解。
-以上述配方基础上,可以根据需要添加适当的染色物质,调整玉石的颜色。
-将溶液送入高温炉中,进行温度控制。
通常情况下,温度控制在1200-1600摄氏度之间。
-在特定的时间和温度下,将溶液冷却至室温,并进行陶瓷化处理,即固化过程。
3.工艺改进:-制备人造玉石的工艺是一个非常复杂的过程,需要多次的实验和改进。
-可以通过改变原料配比、添加不同的染色物质、调整溶液的酸碱度等来改善人造玉石的质量和外观。
-玉石的成分和结构可以根据需要进行调整,例如添加其他元素或形成不同的晶体结构,以使其更接近天然玉石。
-研究和开发新的低温熔融剂,可以在较低的温度下合成人造玉石,减少能源消耗和环境污染。
虽然人造玉石技术配方已经相当成熟,但仍然有很大的提升空间。
随着科技的发展,越来越多的新材料和新技术被引入到人造玉石合成中,使得合成的人造玉石质量越来越接近天然玉石,并且在价格和供应方面更加稳定。
培育宝石材料

培育宝石材料
培育宝石,也称为人造宝石,是指通过人工手段制造出来的宝石。
这些宝石在成分、结构、光学性质等方面与天然宝石相似,但并不是在自然界中自然形成的。
培育宝石的材料有多种,最常见的是合成材料。
这些材料可以通过化学反应、高温高压、气体放电、激光熔融等方法合成。
例如,合成红宝石和蓝宝石通常是通过铝酸盐或其他化合物在高温高压下合成而来。
此外,一些人工合成的材料也可以用于制造培育宝石,例如玻璃、陶瓷、塑料等。
培育宝石的制造过程通常包括以下几个步骤:
1. 准备原料:根据所需的宝石类型准备相应的原料。
2. 熔炼和浇注:将原料熔化后倒入模具中,形成宝石的形状。
3. 加工和抛光:通过研磨、抛光等方法使宝石表面光滑、明亮。
4. 染色和热处理:对宝石进行染色或热处理,以改变其颜色和性质。
培育宝石的优点在于其价格相对较低,可以满足广大消费者的需求。
同时,由于其成分、结构、光学性质等方面与天然宝石相似,因此也具有一定的收
藏价值。
但是,由于培育宝石的质量和价值与天然宝石存在差异,因此在购买和收藏时需要注意鉴别和评估。
人工珠宝知识点总结图

人工珠宝知识点总结图一、人工珠宝的种类1. 人造水晶人造水晶是一种以二氧化硅为原材料,经过高温熔化混合其他金属氧化物和染色剂制成的人工宝石。
其硬度较高,可以制作出各种颜色的珠宝,具有良好的透光性和光泽。
在市场上,人造水晶被广泛应用于珠宝首饰的制作中,价格较为实惠。
2. 仿真宝石仿真宝石是一种以树脂或玻璃为原料,在加入适量的颜料和添加剂后经过模具成型制作的仿真宝石。
它外观上与天然宝石极为相似,可以生产出各种颜色和形状的宝石,并且价格低廉,深受市场欢迎。
3. 合成宝石合成宝石是一种以天然宝石的化学成分为原料,通过人工合成的宝石。
合成宝石在外观和物理性质上与天然宝石一致,难以辨别。
其生产成本低廉,可以在实验室中按照特定的条件合成各种宝石,因此在市场上占有重要地位。
二、人工珠宝的制作工艺1. 原料筛选人工珠宝的制作首先需要选取合适的原材料,根据需要生产的宝石种类和颜色选择相应的原料。
2. 材料熔化选取的原材料经过高温熔化,将金属氧化物和颜料添加到二氧化硅中,通过特定的工艺使其成为均匀的熔体。
3. 成型熔化的材料通过模具成型,根据需要制作出不同形状和大小的宝石原料。
4. 冷却固化成型后的宝石原料进行冷却固化,使其具有一定的硬度和强度。
5. 切割打磨冷却固化后的宝石原料进行切割和打磨,使其具有良好的光泽和透光性。
6. 镶嵌制作切割打磨好的宝石原料进行镶嵌制作,制作成各种珠宝首饰。
三、人工珠宝的辨别方法1. 颜色人工珠宝的颜色多为人为添加,因此在颜色上会有一定的不自然和过于艳丽的感觉。
而天然宝石的颜色多为自然形成,色彩相对较为自然。
2. 透光性天然宝石具有良好的透光性,而人工珠宝的透光性通常不如天然宝石良好。
可以通过观察在光线下的透光效果来进行鉴别。
3. 内部杂质天然宝石晶莹剔透,而人工珠宝通常存在一定的内部杂质和气泡,因此可以通过放大镜观察内部结构来进行鉴别。
4. 硬度天然宝石的硬度较高,可以通过硬度测试来进行鉴别。
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一、人造宝石材料的重要性随着科学技术的发展,人民生活水平不断提高,人类对宝石的需求也逐渐增加。
然而天然宝石材料的资源毕竟是有限的,而人工宝石材料能够大批量生产,且价格低廉,故人工宝石材料在市场上占有较大的份额。
随着科学技术的发展,人工宝石材料的品种日益繁多,合成宝石的特性也越来越接近天然品种。
宝石学家不断面临鉴别新的人造宝石材料的挑战。
某些人工的晶体材料也用于工业产品及设备的制造及生产中。
例如,人造钇铝榴石被广泛用于激光工业,合成水晶是用作控制和稳定无线电频率的振荡片和有线电话多路通讯滤波元件及雷达、声纳发射元件等最理想的材料。
二、人造宝石材料的发展人工制造宝石的历史可追溯到1500年埃及人用玻璃模仿祖母绿、青金石和绿松石等。
人工合成宝石始于18世纪中期和19世纪,由于矿物学研究的发展以及化学分析方法取得的进展,使人们逐渐掌握了宝石的化学成分及性质,加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识,人工合成宝石才变为现实。
1892年出现了闻名的“日内瓦红宝石”,这是用氢氧火焰使品质差的红宝石粉末及添加的致色剂铬熔融,再重结晶形成优质红宝石的方法。
随后,这种方法经改进并得以商业化。
1890年,助熔剂法合成红宝石获得成功;1900年助熔剂法合成祖母绿成功。
从此,宝石合成业飞速地发展起来。
合成尖晶石、蓝宝石、金红石、钛酸锶等逐渐面市。
1953年合成工业级钻石、1960年水热法合成祖母绿及1970年宝石级合成钻石也相继获得成功。
我国的人工宝石材料的生产起步较晚。
五十年代末,为了发展我国的精密仪器仪表工业,从原苏联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术,六十年代投产后,主要用于手表轴承材料的生产。
后来发展到有20多家焰熔法合成宝石的工厂,能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石和钛酸锶等。
我国进行水热法生长水晶的研究工作,始于1958年。
目前几乎全国各省都建立了合成水晶厂。
我国的彩色石英从1992年开始生产,现在市场上能见到的各种颜色品种的合成石英。
七十年代,由于工业和军事的需要,尤其是激光研究的需要,我国先后用提拉法生产了人造钇铝榴石(YAG)和钆镓榴石(GGG)晶体,它们曾一度被用于仿钻石。
1982年,我国开始研究合成立方氧化锆的生产技术,1983年投产。
由于合成立方氧化锆的折射率高、硬度高、产量大、成本低,很快取代了其它仿钻石的晶体材料。
广西宝石研究所1993年成功生产水热法合成祖母绿,现已能生产水热法合成其它颜色的绿柱石及红、蓝宝石。
合成工业用钻石在我国是l963年投产的,至八十年代末,我国已有300余家合成工业用钻石的厂家。
但宝石级合成钻石的生产还在探索之中。
l995年,我国采用化学气相沉积法生长出了多晶金刚石薄膜,已在首饰方面应用。
所以我国的人工宝石制造工业,虽然起步较晚,但发展迅猛。
我们与发达国家的差异正在逐渐缩小。
三、基本概念1.合成宝石:指人工或半人工的无机合成材料,其化学成分、原子结构、物理性质与其天然对应无机宝石基本相同。
A.原料:半人工材料;如天然去皮水晶作为合成水晶的原料;人工分离出的原料Al2O3作为合成红宝石的原料;B.有天然对应物:天然红宝石---合成红宝石它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同;C.可以有小的差异:天然尖晶石:MgO:Al2O3==1:1, RI 1.718, SG 3.60合成尖晶石:MgO:Al2O3==1:1.5—3.5;RI 1.727, SG 3.63正是这微小的差异,使我们能够区分它们。
2.人造宝石:指人工生产的非天然形成的无机材料。
狭义的人造宝石:具有独特的化学成分、原子结构和物理性质的人工宝石材料;如YAG:钇铝榴石,Y3Al5O12;无天然对应物,广义的人造宝石:人工生产的宝石,包括合成宝石;四、晶体生长基本理论:晶体生长最早是一门工艺,由于热力学、统计物理学及其它学科在晶体生长中的应用,使晶体生长理论逐步发展完善起来。
晶体生长的发生最初是从溶液或熔体中形成固相的小晶芽,即成核。
晶核形成后,就形成了晶体--介质的界面,晶体生长最重要的过程就是界面过程。
科学家们提出了许多生长机制或模型,结合热力学和动力学探讨了这一过程。
尽管晶体生长理论已有一百多年的发展历程,但晶体生长理论还并不完善,现有的晶体生长模型还不能完全用于指导晶体生长实践,为了提高晶体质量还有许多实际问题尚待解决。
1.成核成核过程实际是一个相变过程。
相是一个体系中均匀一致的部分,它与另外的其它部分有明显的分界线。
图1-1 石墨-钻石的相图化学成分相同的物质,在不同的温压条件下,可以呈不同的结构(同质多象)、或不同的状态如固相、液相和气相。
相变:当某一体系在外界条件改变时,会发生状态的改变,这种现象即相变。
宝石合成的过程即生长晶体,从液相变为固相,或固相变为固相、气相变为固相;相变过程受温压条件、介质组分的控制。
相图:根据相变理论公式(克拉帕珑方程),即反映压力、温度和组分的关系,作出的表示相变、温度、压力、组分关系的图解。
石墨的相图是一元相图,如图1-1所示。
这个相图表明,在很大的压力和温度范围内存在碳的固态相变。
它是根据热力学原理,结合多次实验和外推等做出的。
石墨在温度1400-16000C 和4.5-6X109Kb的压力下会转变为钻石,该图是合成钻石的依据。
影响成核的外因主要是过冷度和过饱和度,成核的相变有滞后现象,即当温度降至相变点T0时,或当浓度刚达到饱和时,并不能看到成核相变,成核总需要一定程度的过冷或过饱和。
在理想均匀环境下,任何地方成核几率均匀,但实际条件常常不是理想均匀的。
在空间各点成核的概率不同,即非均匀成核。
一般在界面上,如外来质点(尘土颗粒表面)、容器壁以及原有晶体表面上容易形成晶核。
在自然界,如雨雪,冰雹的形成,在合成晶体过程中的单晶生长都是非均匀成核。
在合成晶体过程中,为了获得理想的晶体,人为提供的晶核称为种晶或籽晶。
种晶一般都是从已有的大晶体上切取的。
种晶上的缺陷,如位错、开裂、晶格畸变等在一定的范围内会“遗传”给新生长的晶体。
在选择种晶时要避开缺陷。
根据晶体生长习性和应用的要求,种晶可采用粒状、棒状、片状等不同的形态。
种晶的光性方位对合成晶体的形态、生长速度等有很大的影响。
所以种晶的选择非常重要。
2.晶体生长界面稳定性:晶核出现后,过冷或过饱和,驱使质点按一定的晶体结构在晶核上排列生长。
温度梯度和浓度梯度直接影响界面的稳定性,从而影响晶面的生长速度、晶体的形态。
晶体生长过程中,介质的温度、浓度会影响晶体与介质的界面的宏观形状,如是凸起、凹陷或平坦光滑。
界面为平坦光滑状态,则界面稳定性;如果生长条件的干扰,界面会产生凹凸不平,即形成不稳定界面。
影响界面稳定性的因素主要有熔体温度梯度、溶质浓度梯度、生长速率等。
A、熔体温度梯度:生长界面处的温度分布,有三种情况:温度梯度为正,这是熔体为过热熔体;温度梯度为负,即dT/dx<0,熔体为过冷熔体;温度梯度为零,即dT/dx=0。
温度梯度大于0,熔体过热,远离界面温度高,突起处(温度高)生长慢,凹入处(温度低)生长快;最终使晶体界面达到光滑;从而导致界面稳定和平衡的状态。
温度梯度小于或等于0,熔体过冷,远离界面温度低,突起处(温度低)生长更快;不利于晶体界面光滑;所以导致界面不稳定。
在熔体中结晶的合成方法,如提拉法,要使熔体温度略高于熔点,而应该避免过冷或等于熔点的状况;合成过程中温度有波动,或局部不均匀,则出现突起与凹入的界面,在晶体生长中应该尽量避免。
B、溶质浓度梯度:当晶体生长体系为多组分体系,或生长体系中含有杂质元素时,晶体生长会发生分凝效应,即某元素在晶体与溶液中的浓度不等。
随着晶面生长前移,界面前沿该元素的浓度将提高,形成了界面前沿液体中的浓度梯度。
该元素浓度的提高会改变凝固点温度,一般都会使凝固点下降。
这时,界面前沿液体中有两个温度分布,在界面前沿有一个区域,实际温度小于液相温度,造成界面前沿出现过冷现象,这种由成分分布变化而引起的过冷现象叫组分过冷。
组分过冷现象也会使界面变成不稳定的粗糙界面。
但如果正温度梯度非常大,则不会产生组分过冷现象。
在溶液中生长时,溶质在界面附近汇集,在高浓度处有用质点作为溶质不断结晶。
C、生长速率梯度:晶体生长时,生长界面向液体或熔体推进,生长越慢界面越稳定。
生长速率梯度与晶体生长动力学参数有关,也与温度梯度、浓度梯度有关。
总之,为了获得稳定的生长界面,应该适当加大温度梯度,采用较慢的生长速率,并在各个方向保持较小的溶质浓度梯度。
3.晶体生长的界面模型晶体生长最重要的过程是一个界面过程,涉及生长基元如何从母液相传输到生长界面以及如何在界面上定位成为晶体的一部分。
几十年来,人们提出了许多不同的生长机制或模型来探讨这一过程。
前面关于成核和界面稳定性是从热力学的宏观方面讨论晶体生长的过程,下面主要从界面微观结构的动力学方面来探讨晶体生长过程。
A.完整光滑界面生长模型图1-2 成核生长理论模型此模型又称为成核生长理论模型,或科塞尔-斯特兰斯基(Kossel-Stranski)理论模型。
该模型是1927年,由科塞尔首先提出,后经斯特兰斯基加以发展。
在晶核形成以后,结晶物质的质点继续向晶核上粘附,晶体则得以生长。
质点粘附就是按晶体格子构造规律排列在晶体上。
质点向晶核上粘附时,在晶体不同部位的晶体格子构造对质点的引力是不同的。
也就是说,质点粘附在晶体不同部位所释放出的能量是不一样的。
由于晶体总是趋向于具有最小的内能,所以,质点在粘附时,首先粘附在引力最大、可释放能量最大的部位,使之最稳定。
在理想的条件下,结晶物质的质点向晶体上粘附有三种不同的部位(图1-2):质点粘附在晶体表面三面凹角的1处,此时质点受三个最近质点的吸引,若质点粘附在晶体表面两面凹角的2处,则受到两个最近质点的吸引,此处质点所受到的吸引力不如1处大,若质点在一层面网之上的一般位置3处,所受到的吸引力最小。
由此可见,质点粘附在晶体的不同部位,所受到的引力或所释放出的能量是不同的。
而且,它首先会粘附在三面凹角1处,其次于两面凹角2处,最后才是粘附在一层新的面网上(即3处)。
由此得出晶体生长过程应该是:先长一条行列,再长相邻的行列,长满一层面网,然后开始长第二层面网,晶面(晶体上最外层面网)是逐层向外平行推移的。
这便是科塞尔一斯特兰斯基所得出的晶体生长理论。
用这一理论可以很好地解释晶体的自限性,并论证晶体的面角恒等定律。
但是这一理论是对处于绝对理想条件下进行的结晶作用而言的,实际情况要复杂得多。
例如,向正在生长着的晶体上粘附的常常不是一个简单的质点,而是线晶、面晶甚至晶芽。
同时在高温条件下,它们向晶体上粘附的顺序也可不完全遵循上述规律。
由于质点具有剧烈热运动的动能,常常粘附在某些偶然的位置上。