Курсовая работа: Алмаз. Легенды и действительность
Какие
же свойства алмаза определяют его широкое использование в различных областях
народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость,
которая, если судить по скорости истирания, в 50 раз выше, чем у корунда, и в
десятки раз выше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготовления резцов.
Алмаз применяется для бурения горных пород и механической обработке самых
разнообразных материалов.
Бурение
скважин в толщах горных пород, слагающих земную кору, в широких масштабах
применяется при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, а также
при эксплуатации нефтяных и газовых залежей. Не обойтись без бурения и при
выполнении всевозможных взрывных и инженерно-геологических работ,
предшествующих возведению крупных зданий, плотин и многих других объектов.
В
техническом отношении наиболее совершенным является вращательное алмазное
бурение, которое осуществляется высверливанием скважин в толще горных пород с
помощью буровых коронок, армированных алмазами. Коронки, армированные алмазами,
повышают скорость бурения в 8-15 раз по сравнению с бурением, основанным на
применении твердосплавных или дробовых коронок.
Наилучшими
алмазами для бурения считаются тонкозернистые плотные карбонадо, поскольку они
обладают повышенной твердостью и наименее подвержены раскалыванию. На втором
месте стоят шаровидные балласы и небольшие монокристаллы алмаза округлой формы.
На изготовление буровых коронок ежегодно расходуется около 0.6 тонны камней,
что составляет примерно 10 % общего количества добываемых в мире технических
алмазов.
Применение
алмазных резцов и сверл на обработке цветных и черных металлов, твердых и
сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пластмасс и других синтетических веществ
дает огромный экономический эффект по сравнению с использованием
твердосплавного инструмента. Чрезвычайно важно, что при этом не только в
десятки раз повышается производительность труда, но одновременно значительно
улучшается качество продукции. Обработанные алмазным резцом поверхности не
требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микротрещины, в результате
чего многократно увеличивается срок службы получаемых деталей.
Совершенно
незаменимы алмазы при вытачивании опорных рубиновых камней, используемых в
часовых и многих других точных механизмах, а также при правке шлифовальных
кругов.
Практически
все современные отрасли промышленности, в первую очередь электротехническая,
радиоэлектронная и приборостроительная, в огромных количествах используют
тонкую проволоку, изготавливаемую из различных металлов. При этом предъявляются
строгие требования к круговой форме и неизменности диаметра поперечного сечения
проволоки при высокой чистоте поверхности. Такая проволока из твердых металлов
и сплавов может быть изготовлена лишь с помощью алмазных фильер. Фильеры
представляют собой пластинчатые алмазы с просверленными в них тончайшими (от
0.5 до 0.001 мм) отверстиями.
Широкое
применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем
дробления низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных
предприятиях по производству синтетических алмазов. Алмазные порошки
используются в дисковых алмазных пилах, мелкоалмазных буровых коронках,
специальных напильниках и в качестве абразива. Только с применением алмазных
порошков удалось создать уникальные сверла, которые обеспечивают получение
глубоких тонких отверстий в твердых и хрупких материалах. Такие сверла
(«алмазные жала») позволяют высверливать, например, в стекле отверстия
диаметром 2 мм и длиной до 850 мм!
Алмазные
порошки находят применение на гранильных фабриках, где все самоцветы, и в том
числе алмазы, подвергаются огранке и шлифовке, благодаря чему невзрачные до
этого камни становятся таинственно светящимися или ослепительно сверкающими
драгоценностями, к неповторимой красоте которых никто не остается равнодушным.
С
50-х годов внимание ученых и конструкторов начинают привлекать другие
физические свойства алмаза. Известно, что, попадая в кристалл, быстрые
заряженные частицы выбивают электроны из его атомов, т.е. ионизируют вещество.
В алмазе под действием заряженной частицы происходит световая вспышка и
возникает импульс тока. Эти свойства позволяют использовать алмазы в качестве
детекторов ядерного излучения. Свечение алмазов и возникновение импульсов
электрического тока при облучении позволяет применять их в счетчиках быстрых
частиц. Алмаз в качестве такого счетчика обладает неоспоримыми преимуществами
по сравнению с газовыми и другими кристаллическими приборами.
Кристаллы
алмаза, применимые в качестве счетчиков, крайне редки, поэтому цена их
значительно выше, чем у равных по величине ювелирных камней. Некоторые
кристаллы алмаза являются полупроводниками p- типа в широком диапазоне температур и давлений.
Использование
алмазов в полупроводниковых и некоторых оптических приборах, а также в
счетчиках ядерного излучения весьма перспективно, поскольку такие приборы
способны работать в самых различных условиях, включая области низких и высоких
температур, сильные электромагнитные и гравитационные поля, агрессивные среды и
т.п. Следовательно, основанные на алмазах приборы могут оказаться незаменимыми
при космических исследованиях, а также при изучении глубинного строения нашей
планеты.
Алмазу
с незапамятных времен отводилось особое место среди представителей минерального
царства. Исключительность свойств алмаза порождала множество легенд, в которых
наряду с чистейшим вымыслом встречались и описания некоторых реальных свойств
камня.
В
Индии, где много веков назад были найдены первые алмазы, накапливались и
обобщались сведения о свойствах кристаллов алмаза и его месторождениях. Однако
жрецы из религиозных и политических, а купцы из коммерческих соображений
препятствовали распространению этих сведений и подменяли их всякого рода
мистическими толками и суеверными выдумками.
По
мнению древних индусов, алмазы образуются из «пяти начал природы»: земли, воды,
неба, воздуха и энергии. При этом алмазы, как и люди, разделялись на четыре
класса (Варны): «брахманов», «кшатриев», «вайшьев» и «шудр». «Брахманами»
назывались бесцветные и белые, как градины, цвета «серебристых облаков и луны»
шестивершинные или октаэдрические кристаллы алмаза, считавшиеся высшей степенью
совершенства. Алмазы с красноватым оттенком относились к «кшатриям» ,
зеленоватые- к «вайшьям», а серые- к «шудрам». «Кшатрии» оценивались в 3/4,
«вайшьи»- в 1/2, а «шудры»- в 1/4 стоимости «брахманов».
Многие
индийские и, по-видимому, арабские легенды об алмазе были повторены в начале
нашей эры в работе древнеримского естествоиспытателя Плиния Старшего
«Естественная история ископаемых тел». Наряду с легендами и суевериями Плиний
приводит довольно точные характеристики некоторых свойств алмаза. Так, в
частности, он описывает использование алмазов при обработке других твердых
материалов и отмечает, что сам алмаз может быть обработан только другим
алмазом. На протяжении последующих веков воззрения Плиния считались незыблемыми
и переходили из одного трактата в другой, обрастая все большим числом
фантастических вымыслов.
В
средние века были составлены даже специальные книги о происхождении, магических
и целебных свойствах различных камней - лапидарии.
Такого
же рода «лечебные» книги печатались и в России. Одна из них, опубликованная в
1672 году, называлась «Книга, глаголемая «Прохладный вертоград», избранная от
многих мудрецов о различных врачевских вещах, к здравию человеческому
пристоящих».
В
известной сказке о путешествиях Синбада - морехода рассказывается о хитроумном
способе добычи алмазов. Где-то в далекой стране есть необычайно глубокое
ущелье, дно которого усеяно алмазами. Доступ к сокровищам преграждают несметные
полчища огромных змей. Однако люди нашли способ извлекать драгоценные камни и
отсюда. Для этого с окружающих гор они сбрасывали в ущелье большие куски мяса.
Алмазы прилипали к мясу, и огромные орлы уносили его в свои гнезда. Смелые
искатели добирались до орлиных гнезд и собирали сверкающие кристаллы.
Случайно
или нет, но в этой сказке есть два момента, которые увязываются с практическими
данными. Одним из них является способность алмаза прилипать к жирам, а второй -
«посредническая» роль птиц при добыче алмазов. Какие-либо достоверные сведения
об этом в древнеиндийских источниках отсутствуют, но мы располагаем
многочисленными и вполне достоверными данными, относящимися к XIX веку. На раннем периоде истории алмазных
разработок в Южной Африке считалось выгодным разводить домашнюю птицу. Птицы
рылись в отвалах горных выработок и, завидев блестящие зерна, проглатывали их.
Зоб
каждой зарезанной птицы тщательно осматривали, надеясь найти драгоценный
кристалл. Надежды эти иногда оправдывались. Так, к примеру, документально
засвидетельствовано, что в зобу одного голубя, убитого на территории алмазного
рудника, было обнаружено 23 алмаза массой 5.5 карата.
Нашла
отражение в легендах и исключительная твердость алмаза. Плиний отмечает
«несказанную» твердость камня, который «так сопротивляется ударам на
наковальне, что железо с обеих сторон разлетается и сама наковальня
растрескивается».
Очевидно,
что римский ученый не различал твердости и прочности веществ. Если бы он
проверил справедливость своего утверждения и, положив алмаз на наковальню,
ударил по нему молотком, то лишился бы своей драгоценности, поскольку камень
разлетелся бы на куски.
В
китайских легендах, относящихся к IV веку
н. э., рассказывается, что в королевстве Фу- Нан добывают алмазы, которые могут
резать яшму. По своему виду они напоминают плавиковый шпат и растут подобно
сталактитам, на дне моря, на глубине сотен метров. Пловцы ныряют за ними утром
и выплывают только к концу дня. При ударе по алмазу молотком алмаз остается
неповрежденным, а молоток раскалывается. Однако если удар нанести бараньим
рогом, то алмаз разломается, как лед. Очевидно, что авторы этой легенды
беспорядочно смешали свойства нескольких минералов: алмаза, жемчуга и кальцита.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |