藍(lán)寶石晶體的化學(xué)成分為氧化鋁化;學(xué)式(α-Al2O3),是由三個(gè)氧原子和兩個(gè)鋁原子以共價(jià)鍵型式結(jié)合而成,其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu),如圖所示為人工藍(lán)寶石晶體。
自然界的藍(lán)寶石晶體
在自然界中當(dāng)藍(lán)寶石在生長(zhǎng)時(shí),晶體內(nèi)含有鈦離子(Ti3+)與鐵離子(Fe3+)時(shí),會(huì)使晶體呈現(xiàn)藍(lán)色,而成為藍(lán)色藍(lán)寶石(Blue Sapphire)。
當(dāng)晶體內(nèi)含有鉻離子(Cr3+)時(shí),會(huì)使晶體呈現(xiàn)紅色,而成為紅寶石(Ruby)。又當(dāng)晶體內(nèi)含有鎳離子(Ni3+)時(shí),會(huì)使晶體呈現(xiàn)黃色,而成為黃色藍(lán)寶石。
就顏色而言,單純的氧化鋁結(jié)晶是呈現(xiàn)透明無(wú)色的,因不同顯色元素離子滲透于生長(zhǎng)中的藍(lán)寶石,因而使藍(lán)寶石顯出不同的顏色。
像海洋之星,非洲之星,天使之淚等都屬于天然寶石。
人工藍(lán)寶石
人工藍(lán)寶石的制作流程:準(zhǔn)備原料→填充原料及架設(shè)晶種→爐體抽真空→爐體加熱(爐體加入鉬隔熱屏和鎢隔熱屏)→原料熔化→熔接晶種→晶頸生長(zhǎng)→晶體生長(zhǎng)→晶體與坩堝分離(這里面的坩堝大多是耐高溫的[2]。)→冷卻→取出晶體。世界上目前的長(zhǎng)晶工藝主要有兩種,一種是源自前蘇聯(lián)的長(zhǎng)晶工藝:泡生法;另一種是源自美國(guó)的長(zhǎng)晶工藝:水熱交換法。
目前人造藍(lán)寶石重達(dá)101.35公斤。
藍(lán)寶石晶體的化學(xué)性質(zhì)
藍(lán)寶石晶體化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,一般不溶于水和不受酸、堿腐蝕,只有在較高溫度下(300℃)可為氫氟酸、磷酸和熔化的氫氧化鉀所侵蝕。
藍(lán)寶石晶體的物理性質(zhì)
藍(lán)寶石晶體硬度很高,為莫氏硬度9級(jí),僅次于最硬的金剛石。它具有很好的透光性,熱傳導(dǎo)性和電氣絕緣性,力學(xué)機(jī)械性能好,并且具有耐磨和抗風(fēng)蝕的特點(diǎn)。藍(lán)寶石晶體的熔點(diǎn)為2050℃,沸點(diǎn)3500℃,最高工作溫度可達(dá)1900℃。
藍(lán)寶石晶體的應(yīng)用
藍(lán)寶石晶體作為一種重要的技術(shù)晶體,已被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)、國(guó)防與民用工業(yè)、電子技術(shù)的許多領(lǐng)域。
比如透紅外窗口材料,微電子領(lǐng)域的襯底基片,激光基質(zhì)、光學(xué)元件及其它用途等。