(1)石材 石材由于硬度高,耐磨损,不易变形等特点,石材在精密机械及精密仪器中的应用日益受到重视,主要用于天文、地震、航空工业用测量仪器的平台、平尺、角尺、V形块、平行规、测量仪座;超精密机床的导轨;三坐标测量仪的底座、立柱、轴、轴承等。石材不仅可进行锯、钻、铣、创及车加工,也可进行磨削和
抛光机。由于石材硬度高而且脆,加工是比较困难的,对于形状复杂的零件如机床床身可由岩石块和树脂压制成形,以减少加工。
常用的石材多为解长岩、辉绿岩、闪长岩、玄武岩和黑色花岗岩等,它们的性能特点是硬度高、耐磨性能***、稳定性***、耐酸和碱、膨胀系数和热导率小及无磁性等。
(2)金刚石 金刚石是碳的许多同素异构体中的一种,它是自然界已发现的***硬的一种材料,莫氏硬度为10。金刚石脆性大,加工困难,主要用作磨具及磨料,只有少数金刚石作成刀具。
天然金刚石刀具的刀刃极为锋利,刀具耐用度极高,刃磨一次可使用几百小时。加工表面粗糙度可达R01~0.012nm,可获得116(孔)或1(轴)的尺寸精度,3－5m的几何形状精度,主要用于珠宝业、钟表工业和仪器仪表制造业。此外,还用于制造硬度计压头、拉伸5m－3mn金属丝的拉丝模、玻璃光棚及半导体薄片划线用的刻刀等。由于天然金刚石(尤其大颗粒单晶)来源少,价格昂贵,因此,很多加工已用人造金刚石代替。
人造聚晶金刚石刀具有整体人造聚晶金刚石刀片和聚晶金刚石复合刀片。整体人造聚晶金刚石刀片是以石墨为原料,加入催化剂,在高温(≈2000℃)、高压(5~9CPa)下烧结而成。聚晶金刚石复合刀片是以硬质合金为基底,面层为金刚石微粉在高温、高压下烧结而成的复合烧结体。与天然金刚石刀具相比具有较高的强度和韧性,可采用较高的切削用量,但其硬度低,故刀刃耐磨性较天然金刚石刀具低,刀刃锋利性也较天然金刚石刀具差,加工表面粗糙度也不天然金刚石刀具,因而镜面加工和超精密加工仍用天然金刚石刀具。人造金刚石的价格虽比天然金刚石低一些,但比硬质合金仍要贵35－75倍。
(3)宝石材料 宝石材料包括蓝宝石、红宝石、玛瑙、石英等。
蓝宝石、红宝石的成分是100%的A2O,蓝宝石因含铁、钛色素离子而呈蓝色、红宝石因含铬色素离子而呈红色,其硬度仅次于金刚石莫氏硬度为9,耐磨性***;耐酸(磷酸除外)、碱腐蚀;材料致密,抛光能达到的表面粗糙度比金属抛光能达到的要低很多;热膨胀系数小,对温度变化不敏感;其高温下的机械性能非常***。由于人造蓝宝石、红宝石的物理性能与天然宝石相同,近年来人造宝石的质量和产量日益提高,成本也越来越低,宝石材料在精密仪器、仪表及钟表行业的应用更加普遍。主要用在精密仪器、仪表中要求回转精度高、摩擦力矩小、结构尺寸比较小的支承
玛瑙是以玉镳为主的岩石,属低中档玉石,硬度较高,莫氏硬度为6.5~7,耐磨性***化学成分稳定,耐酸(氢氟酸除外)腐蚀。玛瑙是精密仪器、仪表中宝石支承的重要材料石英是SO2晶体,莫氏硬度为7,弹性模量(E)为94GPa,弹性模量E的温度系数小,弹性迟滞小,热膨胀系数小,有压电性,可做精密测量的弹性元件和控频率的石英谐振器。
