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1、钠铝辉石由非晶态到晶态的转化研究第l0卷第7期1994年7月0一7物理化学ACTAPHYSICO.CHIMICASINICA"Co1.10.No.7Ju1.,1994钠铝态的转化研究阎学伟__=褂,长春130022)摘要在3.o_5.0GPa,1150—1750℃,1-480min条件范圈内.台成了钠梧辉石,通过XRD,SEM及IR分析对比研究了人工翡翠和天然翡翠的徽观精细结构.通过DAT分析谢定了人工翡翠与天然翡翠的熔点.淬火实验检验了人工翡翠的熔点.通过退火及老化实验研究了翡翠的热稳定性.同时还就人工翡翠和天然翡翠的硬度,密度及折射卓等其它物化性质进行
2、了比较研究一根据上述研究总结了台成优质钠铝辉石翡翠的最佳实验条件为压力>4.0GPa,温度>1450℃.晶化时间>45rain.关键词:辉石,宝石,NaA1Si2061引言内在宝石学上,钠铝辉石通常被称为翡翠.翡翠是自然界中稀有的高级宝石,它以质地致密,色泽素雅,坚韧耐磨,细腻柔润列为玉石之首.在矿物学中称之为硬玉,晶体结构为单斜晶系,是辉石族中非常稀少的钢铝辉石,其分子式为NaA1Si2Os,是典型的链状结构硅酸盐.19世纪朱,科学家就开始尝试钠铝辉石翡翠的人工合成,由于钢铝辉石的特殊织构,通常情况下很难实现由非晶或其它晶体向钠铝辉石晶
3、体的转化,所以都未获得成功_1J_直到本世纪中叶,钠铝辉石才被人工合成,但所得到的都只是一些微晶粉末.到80年代中期,人们才通过高温高压合成方法【或离子喷镀方法[4-合成了宝石级钠铝辉石翡翠.但是,因为离子喷镀方法合成翡翠成本昂贵而无法生产,而以前的高温高压合成的翡翠尺寸又太小,只有直径6mm,加工之后已所刺无几.我们模拟钠铝辉石翡翠的成矿原理,在六面顶超高压设备上,继DeVries和Fleischer之后,采用高温高压法合成了宝石级翡翠【7_8J其尺寸可达直径12mm,厚6mm.本文讨论了钠铝辉石翡翠由非晶态到晶态的转化过程,并对所合成的翡翠的物理及化学
4、性质进行了研究.2实验2.1非晶原料的制备:将N&2CO3,A12O3和SiO2按钠铝辉石分子式NaA1Si2O6称量混匀,加少量的Cr2O3作为染色剂,在1350.1550℃高温下焙烧2小时,淬火后即得到具有钠铝辉石组成的非晶玻璃.1993—02—01收到初穑.1993—05—18收到修改穑.联系人:赵廷河南蒂2.2晶化实验:特非晶玻璃按文献_11_方式组装.在六面顶超高压设奋上,在3.0—5.0GPa,1150-1750℃.1-480rain晶化,然后淬火至室温,降压至环境压力,这样.翡翠就被合成呻J'2.3天然翡翠:胸于珠宝店,透明,绿色,产
5、地不详.2.4晶胞参数的研究:D/ma五-皿X射线衍射仪.Cu靶如射线,扫描速度为1/220/rain,单晶硅内标,2.5其它仪器分析:日立X-650扫描电子显微镜岛津DT-30B热分析仪.2.6淬火实验:将1450℃,5.0GPa,60分钟合成的翡翠.在不同的温度下.恒温不同的时间,然后,淬火至室温,用粉末x射线测试结构变化,2.7退火实验:不同温度和不同时间合成的翡翠样品.放在电阻炉内,控制升温速率和降温速率为每分钟1度,在空气气氛中,加热到500℃.恒温15小时后退火至室温,2.8老化实验:老化实验温度为50℃,相对湿度为30%,光照强度为180kl
6、x,老化时间为30天.相当于自然条件下五年,圉1翡罩的撒琨结构(1200×)Fig.1ThefracturesurfacesofsyntheticelinopyroxeneNaAlSi2Oea.syntheticclinopyroxeneNaAISi2Oe;b.naturalclinopyroxeneNaAISi20e圉2富罩的红外嗳收灌Fig.2InfraredabsorptionspectraofclinopyroxeneNaAlSi2Oea,syntheticc~nopyroxeneNaAISi2Oeb,naturalclinopyroxeneNaA
7、ISI2Os表1人工鹭翠和天然奢翠的晶胞参数Table1Unitcellparametersofsyntheticandnaturalcllnopyro~eneNaAISi2Os3结果与讨论3.1微观结构3.1.1X.射线粉末衍射分析在5.0GPa,1450℃,晶化时间为60分钟,合成了钠铝辉石翡翠.井与天然翡翠宝石一起进行了XRD分析.计算了其晶胞参数.见表1.表1表明,合成的翡翠宝石晶胞参数与天然翡翠相吻合.WULIHUAXUEXUEBA0f^daPs.-ch.)l9605田3譬翠的差热分析曲线FIg.3Differentialthermalanaly
8、sisofcllnopyroxenesNaA1S~OeHeatin
