(1)石材 石材由于硬度高,耐磨損,不易變形等特點,石材在精密機械及精密儀器中的應用日益受到重視,主要用于天文、地震、航空工業(yè)用測量儀器的平臺、平尺、角尺、V形塊、平行規(guī)、測量儀座;超精密機床的導軌;三坐標測量儀的底座、立柱、軸、軸承等。石材不僅可進行鋸、鉆、銑、創(chuàng)及車加工,也可進行磨削和
拋光機。由于石材硬度高而且脆,加工是比較困難的,對于形狀復雜的零件如機床床身可由巖石塊和樹脂壓制成形,以減少加工。
常用的石材多為解長巖、輝綠巖、閃長巖、玄武巖和黑色花崗巖等,它們的性能特點是硬度高、耐磨性能***、穩(wěn)定性***、耐酸和堿、膨脹系數(shù)和熱導率小及無磁性等。
(2)金剛石 金剛石是碳的許多同素異構(gòu)體中的一種,它是自然界已發(fā)現(xiàn)的***硬的一種材料,莫氏硬度為10。金剛石脆性大,加工困難,主要用作磨具及磨料,只有少數(shù)金剛石作成刀具。
天然金剛石刀具的刀刃極為鋒利,刀具耐用度極高,刃磨一次可使用幾百小時。加工表面粗糙度可達R01~0.012nm,可獲得116(孔)或1(軸)的尺寸精度,3－5m的幾何形狀精度,主要用于珠寶業(yè)、鐘表工業(yè)和儀器儀表制造業(yè)。此外,還用于制造硬度計壓頭、拉伸5m－3mn金屬絲的拉絲模、玻璃光棚及半導體薄片劃線用的刻刀等。由于天然金剛石(尤其大顆粒單晶)來源少,價格昂貴,因此,很多加工已用人造金剛石代替。
人造聚晶金剛石刀具有整體人造聚晶金剛石刀片和聚晶金剛石復合刀片。整體人造聚晶金剛石刀片是以石墨為原料,加入催化劑,在高溫(≈2000℃)、高壓(5~9CPa)下燒結(jié)而成。聚晶金剛石復合刀片是以硬質(zhì)合金為基底,面層為金剛石微粉在高溫、高壓下燒結(jié)而成的復合燒結(jié)體。與天然金剛石刀具相比具有較高的強度和韌性,可采用較高的切削用量,但其硬度低,故刀刃耐磨性較天然金剛石刀具低,刀刃鋒利性也較天然金剛石刀具差,加工表面粗糙度也不天然金剛石刀具,因而鏡面加工和超精密加工仍用天然金剛石刀具。人造金剛石的價格雖比天然金剛石低一些,但比硬質(zhì)合金仍要貴35－75倍。
(3)寶石材料 寶石材料包括藍寶石、紅寶石、瑪瑙、石英等。
藍寶石、紅寶石的成分是100%的A2O,藍寶石因含鐵、鈦色素離子而呈藍色、紅寶石因含鉻色素離子而呈紅色,其硬度僅次于金剛石莫氏硬度為9,耐磨性***;耐酸(磷酸除外)、堿腐蝕;材料致密,拋光能達到的表面粗糙度比金屬拋光能達到的要低很多;熱膨脹系數(shù)小,對溫度變化不敏感;其高溫下的機械性能非常***。由于人造藍寶石、紅寶石的物理性能與天然寶石相同,近年來人造寶石的質(zhì)量和產(chǎn)量日益提高,成本也越來越低,寶石材料在精密儀器、儀表及鐘表行業(yè)的應用更加普遍。主要用在精密儀器、儀表中要求回轉(zhuǎn)精度高、摩擦力矩小、結(jié)構(gòu)尺寸比較小的支承
瑪瑙是以玉鑣為主的巖石,屬低中檔玉石,硬度較高,莫氏硬度為6.5~7,耐磨性***化學成分穩(wěn)定,耐酸(氫氟酸除外)腐蝕。瑪瑙是精密儀器、儀表中寶石支承的重要材料石英是SO2晶體,莫氏硬度為7,彈性模量(E)為94GPa,彈性模量E的溫度系數(shù)小,彈性遲滯小,熱膨脹系數(shù)小,有壓電性,可做精密測量的彈性元件和控頻率的石英諧振器。
