本文針對金剛石膜(CVD)在切削刀具中的應(yīng)用，討論了金剛石膜焊接復(fù)合刀具對刀體材料要求和制造方法。根據(jù)金剛石良合刀具制造工藝及使用要求，對真空自活性釬焊所用釬料的化學(xué)成分的選擇進(jìn)行了分析，提出了確定活性針料化學(xué)成分的原則及常用針料的化學(xué)成分。

0．前言

金剛石膜具有硬度高、耐磨損，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)，是制造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想材料。人造金剛石膜的刀具分為兩種類型：金剛石膜涂層刀具，金剛石膜焊接刀具。粘結(jié)力較弱是金剛石涂層刀具最突出的問題。粘結(jié)力較弱的原因有兩個(gè)：一是化學(xué)氣相沉積（CVD）附口過程中，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力；二是基體材料存在著許多降低接頭強(qiáng)度的因素。近年來，利用生長基體金屬同金剛石膜的熱膨脹系數(shù)相差較大粘附強(qiáng)度低，在基體上沉積金剛石膜，隨著基體的冷卻，金剛石膜自動(dòng)脫落，得到獨(dú)立的金剛石厚膜。文獻(xiàn)采用等離子體時(shí)流CVD法在Mo基體上沉積金剛石膜，獲得獨(dú)立的金剛石厚膜（0.3-1.3mm）。利用這種膜與刀體材料焊接簾（備切削刀具兼有單晶金剛石刀具和金剛石薄膜涂層刀具的優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用前景極為廣闊的新型刀具。

1.金剛石厚膜焊接刀具的制造方法

1-1金剛石厚膜的成型

由于金剛石厚膜硬度高，耐磨性好、而且不導(dǎo)電。所以常見的機(jī)械切削、線切割、超聲波加工等工藝方法均不適用于金剛石厚膜的切割加工，常用的方法是激光切割。激光切割不僅能將金剛石厚膜切割成所需要的形狀和尺寸，還能直接切出刀具的后角和修正厚膜表面。一般金剛石車刀的前角以0°為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需要可在+5°的范圍內(nèi)選取。在強(qiáng)調(diào)車刀的耐磨性和尖刀強(qiáng)度的情況下。也可以采用負(fù)前角（-20°左右）。負(fù)后角一般以5°為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)使用條件可在2.5~10°范圍內(nèi)選取。由前刀面和后刀面構(gòu)成的鍥角在85°以上，可得到高精度的刀尖。

本文針對金剛石膜(CVD)在切削刀具中的應(yīng)用，討論了金剛石膜焊接復(fù)合刀具對刀體材料要求和制造方法。根據(jù)金剛石良合刀具制造工藝及使用要求，對真空自活性釬焊所用釬料的化學(xué)成分的選擇進(jìn)行了分析，提出了確定活性針料化學(xué)成分的原則及常用針料的化學(xué)成分。

0．前言

金剛石膜具有硬度高、耐磨損，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)，是制造切削有色金屬和非金屬材料刀具的理想材料。人造金剛石膜的刀具分為兩種類型：金剛石膜涂層刀具，金剛石膜焊接刀具。粘結(jié)力較弱是金剛石涂層刀具最突出的問題。粘結(jié)力較弱的原因有兩個(gè)：一是化學(xué)氣相沉積（CVD）附口過程中，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力；二是基體材料存在著許多降低接頭強(qiáng)度的因素。近年來，利用生長基體金屬同金剛石膜的熱膨脹系數(shù)相差較大粘附強(qiáng)度低，在基體上沉積金剛石膜，隨著基體的冷卻，金剛石膜自動(dòng)脫落，得到獨(dú)立的金剛石厚膜。文獻(xiàn)采用等離子體時(shí)流CVD法在Mo基體上沉積金剛石膜，獲得獨(dú)立的金剛石厚膜（0.3-1.3mm）。利用這種膜與刀體材料焊接簾（備切削刀具兼有單晶金剛石刀具和金剛石薄膜涂層刀具的優(yōu)點(diǎn)，是一種應(yīng)用前景極為廣闊的新型刀具。

1.金剛石厚膜焊接刀具的制造方法

1-1金剛石厚膜的成型

由于金剛石厚膜硬度高，耐磨性好、而且不導(dǎo)電。所以常見的機(jī)械切削、線切割、超聲波加工等工藝方法均不適用于金剛石厚膜的切割加工，常用的方法是激光切割。激光切割不僅能將金剛石厚膜切割成所需要的形狀和尺寸，還能直接切出刀具的后角和修正厚膜表面。一般金剛石車刀的前角以0°為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需要可在+5°的范圍內(nèi)選取。在強(qiáng)調(diào)車刀的耐磨性和尖刀強(qiáng)度的情況下。也可以采用負(fù)前角（-20°左右）。負(fù)后角一般以5°為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)使用條件可在2.5~10°范圍內(nèi)選取。由前刀面和后刀面構(gòu)成的鍥角在85°以上，可得到高精度的刀尖。

本文作者：倪林祥

一、影響金剛石鉆頭充分發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因紊

1.鉆頭微燒引起拉槽,金剛石孕鑲鉆頭在鉆壓的作用下,以一定的線速度運(yùn)動(dòng),‘可以簡單地把鉆頭和巖石視為一摩擦系統(tǒng),金剛石鉆頭胎體的溫升就是由于鉆頭端面在巖石表面作相對位移時(shí),由摩擦功而引起的。因此,溫升的速度、高低與壓力、線速度成正比,和冷卻條件(包括鉆頭水馬力,水口數(shù)和胎體壁厚)成反比。孕鑲金剛石鉆頭出現(xiàn)拉槽,即形成“0”形圈(圖3)的原因是,當(dāng)沖洗液流經(jīng)鉆頭內(nèi)徑,通過水口和金剛石出刃與巖石間的微隙通道,由于傳導(dǎo)和對流作用,將熱量帶走,在胎體壁內(nèi)外徑向產(chǎn)生溫度梯度(見圖2)。如圖2所示的相對高溫區(qū)的瞬時(shí)溫升達(dá)到金剛石石墨化的溫度時(shí),便出現(xiàn)微燒現(xiàn)象。其表現(xiàn)是鉆頭端面發(fā)黑,或者粘著一層薄薄的巖粉。由現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn),微燒現(xiàn)象多半出自地層軟硬變化,鉆壓忽大忽小,時(shí)效忽快忽慢,或者在硬巖層中強(qiáng)力鉆進(jìn),一般在進(jìn)尺平穩(wěn)時(shí)很少發(fā)生。如果微燒現(xiàn)象不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),并采取相應(yīng)的技術(shù)措施,惡性循環(huán)的結(jié)果,必然導(dǎo)致“o”形圈的形成。但是,金剛石層消耗到一定程度后,出現(xiàn)“0”形圈則不在此列。2.鉆頭異常磨損(1)目前各廠出產(chǎn)的鉆頭,內(nèi)外徑公稱尺寸不一,其變化范圍在協(xié)38.5一協(xié)39.5之間,造成互換性差,尤其在硬巖層中鉆進(jìn),若有殘留巖心,用小內(nèi)徑鉆頭套掃;抑或在硬碎巖層中鉆進(jìn),巖心碎塊脫落,磨損內(nèi)徑邊緣,形成內(nèi)臺階(圖5)。(2)雙管接頭的補(bǔ)強(qiáng)合金鑲嵌不牢,落入孔底,抑或孔口管與裸孔連接處出現(xiàn)臺階,或孔壁“探頭石”未及時(shí)清理,每當(dāng)下鉆時(shí),碰撞胎體,造成崩落,磨損鉆頭外徑邊緣,形成外臺階(圖6)。偶爾亦出現(xiàn)拉槽現(xiàn)象(圖3)。(3)金剛石出露狀態(tài)不好,有殘留巖心,鉆具振動(dòng),造成鉆頭內(nèi)外徑邊緣磨損(圖7)與巖石接觸面積增加。況,或鉆桿連接處漏水,送入孔底沖洗液量不足,抑或短時(shí)間停泵,造成輕燒或嚴(yán)重?zé)@事故。4.鉆頭與巖心管絲扣加工精度不高,受扭力作用后,擰得太死,采用管鉗卸扣,或者把鋼體夾扁,抑或?qū)⑻ンw夾裂。5.鉆機(jī)按裝不牢,鉆具震動(dòng)歷害,或者在硬巖層中鉆進(jìn),仍采用大泵量,產(chǎn)生脈動(dòng)現(xiàn)象,破壞了鉆頭在孔底的正常工作條件。6.制造方面的原因。在操作過程中經(jīng)常出現(xiàn)的有以下幾方面:(1)在壓制成形的過程中,粉末中壓力分布是不均勻的。由于顆粒間彼此摩擦,相互楔住,以及一些使顆粒移動(dòng)困難的因素,而使壓力在模具側(cè)壁方向的傳遞,比在壓制方向的傳遞要小得多,粉末與模壁間存在摩擦,會(huì)使胎體在高度上出現(xiàn)顯著的壓力降。沿中軸線產(chǎn)生壓力梯度,在低壓燒結(jié)條件下較為明顯。由于壓力分布不均勻,壓制密度亦不同,層間的硬度HRc則有差異。在實(shí)際操作中可以看到,前幾個(gè)回次高度磨耗較少,爾后消耗很快,也是其中因素之一(圖s)。(2)胎體未燒透,工藝不穩(wěn)定,沒有形成粉末冶金要求的假合金,或鋼體清洗不凈,造成胎體脫落或掉塊。(3)保徑天然金剛石或聚晶深入到孕鑲層中(圖ga、b)形成硬支點(diǎn),或者內(nèi)外徑補(bǔ)強(qiáng)金剛石未緊貼周邊(圖10),造成鉆頭過早縮徑或擴(kuò)徑。(4)表鑲鉆頭的金剛石包鑲不牢,嚴(yán)重脫粒,或孕鑲鉆頭金剛石濃度不勻,密集部分出現(xiàn)脫?；騽冸x現(xiàn)象。7.表鑲鉆頭使用不合理,中一粗粒(2o一40粒/克拉)金剛石鉆頭一般只宜于在中硬以下的完整巖層中鉆進(jìn),當(dāng)時(shí)效降低,金剛石磨純,基本不進(jìn)尺,就應(yīng)停用回收(占成本費(fèi)50%)再用。但由于片面追求鉆頭進(jìn)尺,在金剛石失去切削能力的情況下,仍采用強(qiáng)力鉆進(jìn),致使金剛石壓碎,降低其利用率。上面列舉的影響金剛石鉆頭技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因素,是現(xiàn)場最常出現(xiàn)的,有的往往被人們所忽視。歸納起來可分為三方面:第一是地層因素,第二是操作因素(其中也包括管理因素);第三是制造因素。除地層因素之外,只要采取相應(yīng)的技術(shù)措施,便可得瓢改善。下面就四個(gè)地質(zhì)隊(duì)所用的孕鑲鉆頭分別按非正常磨損(其中包括拉槽、異常磨損、燒鉆等)和正常磨損統(tǒng)計(jì)如下,進(jìn)行分析,便可看出問題的嚴(yán)重性。表內(nèi)列舉的52個(gè)鉆頭,總進(jìn)尺2936.22米。平均鉆頭進(jìn)尺56.34米。其中正常磨損的鉆頭27個(gè),占51.92%,進(jìn)尺2330米,占79.3%,平均鉆頭進(jìn)尺82.59米,非正常磨損鉆頭25個(gè),占48.08%,進(jìn)尺606.22米,占20.7%,平均鉆頭進(jìn)尺24.08米。正常磨損的鉆頭進(jìn)尺是非正常磨損的3.73倍。表中所列數(shù)據(jù)是由7一9級的片麻巖類和花崗巖類得到的。如果將非正常磨損的鉆頭平均進(jìn)尺由24.08米提高到平均進(jìn)尺56.34米,每米純鉆頭成本(按240元/個(gè)計(jì)算)由10元/米左右降到4,5元/米左右,經(jīng)濟(jì)效果將很顯著。由此可見,減少鉆頭非正常磨損,是當(dāng)前提高金剛石鉆進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵。

二、提高金剛石鉆進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的途徑

提高金剛石鉆進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)涉及的范圍很廣,本文僅著重分析與鉆頭有關(guān)的問題。1.根據(jù)本礦區(qū)的巖性合理選擇鉆頭,目前有的地質(zhì)隊(duì)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的辦法,以所鉆的巖層為基礎(chǔ),按鉆頭技術(shù)參數(shù)(如金剛石品級、粒度、濃度、胎體硬度等),分別統(tǒng)計(jì)鉆頭進(jìn)尺、時(shí)效、回次長度等,進(jìn)行認(rèn)真分析研究,然后確定鉆頭選型,并根據(jù)各類巖層的分布情況,有計(jì)劃地定購鉆頭,設(shè)專人管理、發(fā)放,不是泛泛地而是有針對性地制訂切實(shí)可靠的技術(shù)措施。遇到難于鉆進(jìn)的巖層,請研究部門或制造廠協(xié)助解決。2.適當(dāng)控制時(shí)效,這里所指的只限于在7一9級的中硬、中等研磨性的巖層中鉆進(jìn),其時(shí)效一般都比較高。如果仍盲目追求機(jī)械效率,必然要加大壓力,提高轉(zhuǎn)速,勢必造成巖粉過多,堵塞出露良好的金剛石出刃的通道,產(chǎn)生微燒,結(jié)果是“欲速則不達(dá)”,鉆頭壽命大大縮短了。至于時(shí)效應(yīng)控制在什么范圍內(nèi),應(yīng)以鉆頭進(jìn)尺長、不輕燒、而又具有相當(dāng)?shù)臅r(shí)效為限度,例如7一8級的片麻巖,一般控制在2.5一2.0米/時(shí)。因此,每次起下鉆仔細(xì)觀察鉆頭磨損情況,測量鉆頭高耗,這是非常重要的,只有這樣才能制訂合理的時(shí)效和高耗的控制范圍。統(tǒng)計(jì)一些長壽命的鉆頭發(fā)現(xiàn)一個(gè)很有趣的現(xiàn)象,高耗的增量與進(jìn)尺增量之比的正切,在同類巖層中,近似于常數(shù)。如鉆頭技術(shù)參數(shù)為:金剛石品級一JR3,粒度60一80目,濃度100%,HRc42,鉆進(jìn)參數(shù)為:壓力600一500公斤,轉(zhuǎn)速600一700轉(zhuǎn)/分,泵量50一3-升/分。在7一8級的石榴子透輝巖和花崗巖中鉆進(jìn),進(jìn)尺219.79米,回次進(jìn)尺5.11米,時(shí)效3.13米,當(dāng)鉆到160米處,時(shí)效高達(dá)5.2米,逐步輕燒,影響鉆頭進(jìn)尺。此外,還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),鉆頭經(jīng)濟(jì)效果的好壞,不只取決于鉆頭,而是以每米消耗的綜合成本來衡量的。在某些特殊需要的情況下,例如在漏失地層,潤滑劑耗量大,或孔斜嚴(yán)重的孔段,鉆桿磨損大,需要采用快速通過,在不引起微燒的前提下,而對總成本降低有利,那末提高鉆進(jìn)效率,縱然鉆頭壽命有所縮短還是合算的。3.目前我國各廠家生產(chǎn)的鉆頭,在7一9級中等研磨性巖層中鉆進(jìn),取得了回次和鉆頭進(jìn)尺都比較高的效果,適于繩索取心鉆進(jìn),應(yīng)逐步推廣這一新技術(shù)。據(jù)北京101隊(duì)在片麻巖中采用繩索取心鉆進(jìn)表明,平均鉆頭進(jìn)尺為61.00米,每米成本為29.46元,普通雙管平均鉆頭進(jìn)尺為23.70米,每米成本為43.76兀。4.為改善鉆頭在孔底的工作狀態(tài),即提高鉆頭在孔底的穩(wěn)定性,在巖心管的異徑接頭處和鉆桿的適當(dāng)部位裝上穩(wěn)定器。5.功56孕鑲鉆頭的水口應(yīng)不少于8個(gè),亦可在胎體內(nèi)外徑(如表鑲鉆頭)加銑棱槽,其壁厚可縮小1毫米左右,這種結(jié)構(gòu)的鉆頭較之于常規(guī)結(jié)構(gòu)的鉆頭拉槽現(xiàn)象要少得多。6.國內(nèi)所采用的天然金剛石孕鑲料,多以不成晶形的低品級剛果型金剛石或回收后的金剛石碰碎而成,其中一部分呈片狀,它們在孕鑲層中切削能力較差,如果經(jīng)過予處理,嚴(yán)格分選,效果要好得多。鄭州廠的天然孕鑲鉆頭能取得較好的效果與此有關(guān)。此外對人造金剛石進(jìn)行嚴(yán)格分選,物盡其用.確保鉆頭質(zhì)量是非常必要的。7.有的地質(zhì)隊(duì)根據(jù)不同巖層,定出鉆頭進(jìn)尺,實(shí)行超產(chǎn)獎(jiǎng)勵(lì)的經(jīng)濟(jì)管理辦法,提商了鉆頭壽命,降低了成本。這也說明,只要改進(jìn)管理,金剛石鉆頭仍有潛力可挖。8.目前各地質(zhì)隊(duì)都保存有大量用過的金剛石鉆頭,其中大部分可回收表、孕鑲料或補(bǔ)強(qiáng)料。只要經(jīng)過回收處理,便可變座為用。

三、結(jié)束語

摘要：CVD和PVDTiN，TiC，TiCN，TiAlN等硬質(zhì)薄膜涂層材料已經(jīng)在工具、模具、裝飾等行業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用，但仍然不能滿足許多難加工材料，如高硅鋁合金，各種有色金屬及其合金，工程塑料，非金屬材料，陶瓷，復(fù)合材料(特別是金屬基和陶瓷基復(fù)合材料)等加工要求。正是這種客觀需求導(dǎo)致了諸如金剛石膜、立方氮化硼(c-BN)和碳氮膜(CNx)以及納米復(fù)合膜等新型超硬薄膜材料的研究進(jìn)展。本文對這些超硬材料薄膜的研究現(xiàn)狀及工業(yè)化應(yīng)用前景進(jìn)行了簡要的介紹和評述。

關(guān)鍵詞：超硬材料薄膜；研究進(jìn)展；工業(yè)化應(yīng)用

1超硬薄膜

超硬薄膜是指維氏硬度在40GPa以上的硬質(zhì)薄膜。不久以前還只有金剛石膜和立方氮化硼(c-BN)薄膜能夠達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，前者的硬度為50-100GPa(與晶體取向有關(guān))，后者的硬度為50～80GPa。類金剛石膜(DLC)的硬度范圍視制備方法和工藝不同可在10GPa～60GPa的寬廣范圍內(nèi)變動(dòng)。因此一些硬度很高的類金剛石膜(如采用真空磁過濾電弧離子鍍技術(shù)制備的類金剛石膜(也叫Ta：C))也可歸人超硬薄膜行列。近年來出現(xiàn)的碳氮膜(CNx)雖然沒有像Cohen等預(yù)測的晶態(tài)β-C3N4那樣超過金剛石的硬度，但已有的研究結(jié)果表明其硬度可達(dá)10GPa～50GPa，因此也歸人超硬薄膜一類。上述幾種超硬薄膜材料具有一個(gè)相同的特征，他們的禁帶寬度都很大，都具有優(yōu)秀的半導(dǎo)體性質(zhì)，因此也叫做寬禁帶半導(dǎo)體薄膜。SiC和GaN薄膜也是優(yōu)秀的寬禁帶半導(dǎo)體材料，但它們的硬度都低于40GPa，因此不屬于超硬薄膜。

最近出現(xiàn)的一類超硬薄膜材料與上述寬禁帶半導(dǎo)體薄膜完全不同，他們是由納米厚度的普通的硬質(zhì)薄膜組成的多層膜材料。盡管每一層薄膜的硬度都沒有達(dá)到超硬的標(biāo)準(zhǔn)，但由它們組成的納米復(fù)合多層膜卻顯示了超硬的特性。此外，由納米晶粒復(fù)合的TiN／SiNx薄膜的硬度竟然高達(dá)105GPa，創(chuàng)紀(jì)錄地達(dá)到了金剛石的硬度。

本文將就上述幾種超硬薄膜材料一一進(jìn)行簡略介紹，并對其工業(yè)化應(yīng)用前景進(jìn)行評述。

一、超硬刀具材料發(fā)展概況

超硬刀具材料是指天然金剛石及硬度、性能與之相近的人造金剛石和CBN(立方氮化硼)。由于天然金剛石價(jià)格比較昂貴，所以生產(chǎn)上大多采用人造聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)以及它們的復(fù)合材料。

早在20世紀(jì)50年代，美國就利用人造金剛石微粉和CBN微粉在高溫、高壓、觸媒和結(jié)合劑的作用下燒結(jié)成尺寸較大的聚晶塊作為刀具材料。之后，南非戴比爾斯(DeBeem)公司、前蘇聯(lián)和日本也相繼研制成功。20世紀(jì)70年代初又推出了金剛石或CBN和硬質(zhì)合金的復(fù)合片，它們是在硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)或壓制一層0.5mm～1mm的PCD或PCBN而成，從而解決了超硬刀具材料抗彎強(qiáng)度低、鑲焊困難等問題，使超硬刀具的應(yīng)用進(jìn)入實(shí)用階段。

我國超硬刀具材料的研究與應(yīng)用開始于上個(gè)世紀(jì)70年代，并于1970年在貴陽建造了我國第一座超硬材料及制品的專業(yè)生產(chǎn)廠第六砂輪廠，從1970—1990年整整20年中，超硬材料年產(chǎn)量從僅46萬克拉增至3500萬克拉。上個(gè)世紀(jì)90年代前后，不少超硬材料生產(chǎn)專業(yè)廠從國外引進(jìn)成套的超硬材料合成設(shè)備及技術(shù)，使產(chǎn)量得以迅速提高，至1997年，我國人造金剛石年產(chǎn)量就已達(dá)到5億克拉左右，CBN年產(chǎn)量達(dá)800萬克拉，躍居世界超硬材料生產(chǎn)大國之首。

金剛石具有極高的硬度和耐磨性，其顯微硬度可達(dá)10000HV，是刀具材料中最硬的材料。同時(shí)它的摩擦系數(shù)小，與非鐵金屬無親和力，切屑易流出，熱導(dǎo)率高，切削時(shí)不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面質(zhì)量好，能有效地加工非鐵金屬材料和非金屬材料，如銅、鋁等有色金屬及其合金、陶瓷、末燒結(jié)的硬質(zhì)合金、各種纖維和顆粒加強(qiáng)的復(fù)合材料、塑料、橡膠、石墨、玻璃和各種耐磨的木材(尤其是實(shí)心木和膠合板等復(fù)合材料)。

金剛石的缺點(diǎn)是韌性差，熱穩(wěn)定性低。700一800℃時(shí)容易碳化，故不適于加工鋼鐵材料。因?yàn)樵诟邷叵妈F原子容易與碳原子作用而使其轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)。此外，用它切削鎳基合金時(shí)，同樣也會(huì)迅速磨損。

碳的幾種單質(zhì)之一

教學(xué)目的

1．使學(xué)生了解金剛石、石墨和木炭等碳的單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途。

2．通過金剛石與石墨組成元素相同而性質(zhì)不同的分析，使學(xué)生加深理解結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。

3．培養(yǎng)學(xué)生閱讀自學(xué)能力。

重點(diǎn)和難點(diǎn)

碳的幾種單質(zhì)之二

教學(xué)目標(biāo)

1．使學(xué)生了解金剛石、石墨及木炭的物理特性。

2．使學(xué)生進(jìn)一步了解金剛石、石墨及木炭的用途，物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途這一辯證關(guān)系。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

物質(zhì)性質(zhì)及用途的關(guān)系。

地質(zhì)的鉆探施工，對于鉆探設(shè)備、鉆探工藝、鉆探規(guī)程和參數(shù)、人員操作方式等等都有不同于淺孔施工的要求。

1工程地質(zhì)鉆探的特點(diǎn)及適用條件

在工程地質(zhì)勘察中，鉆探是最基本最常用的勘探手段。不同類型的建筑物，不同的勘察階段，不同的工程地質(zhì)條件下，凡是布置勘探工作的地段，一般均需采用鉆探方法。與地質(zhì)找礦鉆探相比，工程地質(zhì)鉆探的特點(diǎn)是：

(1)勘探工程鉆孔布置，不光要考慮自然地質(zhì)條件，還需結(jié)合工程類型及特點(diǎn)。如水壩一般應(yīng)順壩軸線布孔，工業(yè)與民用建筑則需按建筑物的輪廓線布孔等。

(2)鉆進(jìn)深度一般不大，除了大型水利工程，深埋隧道以及為了解專門的地質(zhì)問題(如控測深巖溶)外，孔深均為十余米至數(shù)十米，所以經(jīng)常采用簡易鉆探法和輕便鉆機(jī)。

(3)鉆孔多具綜合性目的，1個(gè)鉆孔除了需查明地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)條件外，還要作各種試驗(yàn)、取樣、長期觀測。有些試驗(yàn)往往與鉆進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，所以進(jìn)尺較慢。

教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)

了解金剛石、石墨等碳的單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途；

通過分析金剛石、石墨是由碳元素組成的兩種不同單質(zhì)，進(jìn)一步理解元素和單質(zhì)這兩個(gè)基本概念的區(qū)別和聯(lián)系。

能力目標(biāo)

通過三種單質(zhì)用途的學(xué)習(xí)，繼續(xù)深化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”思路，培養(yǎng)對比思維能力；

教學(xué)目的：1、了解金剛石、石墨、木炭等的物理性質(zhì)，并聯(lián)系性質(zhì)了解它們的主要用途。

2、通過對金剛石、石墨和常見炭的學(xué)習(xí)，對學(xué)生進(jìn)行共性、個(gè)性關(guān)系的認(rèn)識人和學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)與教育。

教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)：1、金剛石、石墨的重要物性和用途;

2、金剛石和石墨物性差異很大的原因。

教學(xué)過程

【引入】講述金剛石、鉆石樣品或投影幻燈片等。展示具有金屬光澤、深灰色、鱗片狀的石墨樣品。