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強度 金剛石是世界上強度最高的材料,但對金剛石的強度測量比較困難。測量結果出入較大。金剛石的強度受其所含雜質、結晶缺陷等影響較大,且小顆粒的金剛石比大顆粒的金剛石顯示出更大強度,存在尺寸效應的影響,金剛石的強度常用單顆粒抗壓強度值、抗拉強度值、抗剪切強度值表示。
單顆粒抗壓強度是衡量金剛石質量的主要指標之一。金剛石的抗壓強度a按下式計算,即
a=p/s
式中P---載荷,每粒破壞載荷為20--40N/粒;
S---晶粒橫截面積,mm2,S=3√V2;
V---晶粒平均體積,常取40顆的平均值,m3/顆。
一般磨料級金剛石的抗壓強度在1.5GPa左右,晶形完整的高品級金剛石金剛砂的抗壓強度為3--5GPa。
金剛石抗拉強度的理論斷裂強度ab為 ab=√EA/ao
式中E---金剛石的彈性模量,E=1050GPa;
A---破裂表面能,A=5.3J/m2;
ao---碳原子間距,ao=0.154nm。
根據計算,ab約為E/5。
用壓痕法測得金剛石抗拉強度ab=130-250GPa。
金剛石杭剪切強度理論值為120GPa,其摩擦實驗值為87GPa。
- 彈性模量與壓縮系數 金剛石具有特殊的彈性,用X射線和超聲波傳播速度測量,金剛石的彈性模量在所有物質中為最高,各測量者提供數據有異,推薦楊氏模量E=1050GPa,體積模量(壓縮模量)K=500GPa。棕剛玉
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