蓝宝石晶体
蓝宝石晶体,化学成分为氧化铝,化学式为α-Al2O3,是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构。
蓝宝石(Sapphire)属于刚玉族矿物,因钛(Ti4+)、铁(Fe2+)微量元素的联合作用而呈蓝色,根据国家标准GB/T16553-2017《珠宝玉石鉴定》,将红宝石之外的各色宝石级刚玉都称为蓝宝石。
蓝宝石晶体化学性质非常稳定,一般不溶于水,不受酸、碱腐蚀,有很好的透光性,热传导性和电气绝缘性,力学机械性能好,并且具有耐磨和抗风蚀的特点。蓝宝石晶体作为一种重要的技术晶体,已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业、电子技术的许多领域,比如透红外窗口材料,微电子领域的衬底基片,激光基质、光学元件及其它用途等。蓝宝石晶体硬度很高,为莫氏硬度九级,仅次于最硬的金刚石,因此蓝宝石晶体可用于捣碎部分切割部分较为坚硬的物质。
自然界蓝宝石
在自然界中当蓝宝石在生长时,晶体内含有钛离子(Ti3+)与铁离子(Fe3+)时,会使晶体呈现蓝色,而成为蓝色蓝宝石(Blue Sapphire)。
当晶体内含有铬离子(Cr3+)时,会使晶体呈现红色,而成为红宝石(Ruby)。又当晶体内含有离子(Ni3+)时,会使晶体呈现黄色,而成为黄色蓝宝石。
就颜色而言,单纯的氧化铝结晶是呈现透明无色的,因不同显色元素离子渗透于生长中的蓝宝石,因而使蓝宝石显出不同的颜色。
人工蓝宝石
人工蓝宝石的制作流程:准备原料→填充原料及架设晶种→炉体抽真空→炉体加热(炉体加入隔热屏和钨隔热屏)→原料熔化→熔接晶种→晶颈生长→晶体生长→晶体与埚分离(这里面的坩埚大多是耐高温的。)→冷却→取出晶体。世界上目前的长晶工艺主要有两种,一种是源自苏联的长晶工艺:泡生法;另一种是源自美国的长晶工艺:水热交换法。
目前人造蓝宝石重达450公斤。
化学性质
蓝宝石晶体化学性质非常稳定,一般不溶于水和不受酸、碱腐蚀,只有在较高温度下(300℃)可为氢氟酸、磷酸和熔化的氢氧化钾所侵蚀。
物理性质
蓝宝石晶体硬度很高,为莫氏硬度9级,仅次于最硬的金刚石。它具有很好的透光性,热传导性和电气绝缘性,力学机械性能好,并且具有耐磨和抗风蚀的特点。蓝宝石晶体的熔点为2050℃,沸点3500℃,最高工作温度可达1900℃。
应用
蓝宝石晶体作为一种重要的技术晶体,已被广泛地应用于科学技术、国防与民用工业、电子技术的许多领域。
比如透红外窗口材料,微电子学领域的衬底基片,激光基质、光学元件及其它用途等。
参考资料
一种蓝宝石晶体加工后剩余碎晶的回收利用装置的制作方法.X技术.2024-03-28
Alpha-Aluminium Oxide.ScienceDirect.2024-03-28
[科普中国]-蓝宝石.科普中国网.2024-03-28
一篇读懂红、蓝宝石归类申报.百家号.2024-03-28
蓝宝石长晶炉热场及设有该热场的长晶炉及其长晶工艺的制作方法.X技术.2024-03-28
一种蓝宝石晶体捣棒机的制作方法.X技术.2024-03-28
钨钼坩埚.纯钨.2012-08-24