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刚玉： 来自印度的两个刚玉晶体片段，显示出矿物质的六角形晶体形态和基底分离。这些标本为红色，可能被称为“红宝石刚玉”。图片版权iStockphoto / Lissart。
什么是刚玉？
刚玉是一种成岩矿物，存在于火成岩，变质岩和沉积岩中。它是一种化学成分为Al的氧化铝2Ø3 和六方晶体结构。
该矿物以其极高的硬度而闻名，有时还以多种不同的颜色被发现为美丽的透明晶体。极高的硬度使刚玉成为极好的研磨剂，当在美丽的晶体中发现这种硬度时，您便拥有切割宝石的理想材料。
天然和合成刚玉由于其韧性，硬度和化学稳定性而被广泛用于各种工业应用。它们用于制造工业轴承，电子仪器的防刮窗，电路板的晶片以及许多其他产品。
刚玉晶体： 三种刚玉晶体的照片。左侧是南非德兰士瓦的普通刚玉，高约6厘米。中间是印度卡纳塔克邦的宝石级红宝石刚玉，高约1.6厘米。右边是来自斯里兰卡的蓝色蓝宝石刚玉，高约2厘米。所有三个标本和照片均由Arkenstone / www.iRocks.com提供。
红宝石和蓝宝石闻名
大多数人都熟悉刚玉。但是，很少有人用它的矿物名知道它，而是用“红宝石”和“蓝宝石”这两个名字来知道。宝石品质的深红色刚玉样品被称为“红宝石”。具有蓝色的宝石级刚玉被称为“蓝宝石”。无色刚玉被称为“白色蓝宝石”。任何其他颜色的刚玉都被称为“花式蓝宝石”。
刚玉离别： 刚玉的六边形晶体节段已通过分离而分离。这些标本宽约一厘米。 USGS摄影：安德鲁·西尔弗（Andrew Silver）。
蓝宝石刚玉片麻岩： 来自蒙大拿州加勒廷谷的刚玉片麻岩样品。该标本宽约十二厘米，左侧有一个圆形的蓝色蓝宝石晶体。
刚玉的性质
刚玉是一种非常坚硬的材料。它是仅次于钻石和莫桑石的第三硬矿物。它是莫氏硬度标度为9的指数矿物。
它的硬度，高比重，六方晶体和分离是非常好的诊断特性，可用于鉴定。下表总结了刚玉的物理性质。
蒙大拿冲积蓝宝石： 在蒙大拿州发现了一些小的冲积蓝宝石。这些蓝宝石未经处理，尺寸约四到五毫米。
刚玉的地质发生
在刚玉，霞石正长岩和伟晶岩等火成岩中，发现刚玉是主要矿物。在一些世界上最重要的红宝石和蓝宝石矿床中，发现这些宝石是由玄武岩流风化而成的，现在发现在下坡土壤和沉积物中。
在铝质页岩或铝土矿暴露于接触变质作用的地方的变质岩中也发现了刚玉。由区域变质作用产生的片岩，片麻岩和大理石有时会含有刚玉。一些高质量，颜色和净度最高的蓝宝石和红宝石是沿着地下岩浆体的边缘形成于大理石中的。
刚玉的韧性，高硬度和耐化学性使其能够在破坏其他矿物后很长时间内在沉积物中持续存在。这就是为什么经常发现它集中在冲积层中的原因。
这些矿床是世界上一些地区最重要的红宝石和蓝宝石来源。冲积红宝石和蓝宝石的传统来源包括缅甸，柬埔寨，斯里兰卡，印度，阿富汗，蒙大拿州和其他地区。在过去的几十年中，非洲的一些地区，包括马达加斯加，肯尼亚，坦桑尼亚，尼日利亚和马拉维，已成为红宝石和蓝宝石的重要生产国。
金刚砂轮： 提供砂轮和刚玉砂轮的广告，由康涅狄格州布里奇波特的Springfield Manufacturing Company于1895年发布。当时是使用真正的金刚砂和刚玉来制造砂轮。
硬度和用作磨料
刚玉的极高硬度使其特别可用作研磨剂。粉碎的刚玉经过处理以除去杂质，然后进行筛分以生产大小均一的颗粒和粉末。这些用于研磨介质，抛光剂，砂纸，砂轮和其他切割应用。
使用天然刚玉作为磨料的一些问题是，沉积物通常很小，形状不规则，并且刚玉的质量可变。它们不是运行制造过程所需的质量可靠的可靠材料来源。使用煅烧铝土矿生产的合成刚玉已成为具有更一致特性的更可靠的来源。它已替代了大多数制成品中的天然刚玉。
氧化铝砂纸 通过将大小分级的合成刚玉（氧化铝）颗粒附着到一张纸上而制成。这是一种广泛用于木工和其他制造工作的砂纸。
金刚砂岩： 来自纽约州Peekskill的富含刚玉和尖晶石的金刚砂岩标本。该标本大约六英寸（十五厘米）。金刚砂经常被压碎，加工和筛选，用作工业磨料。
金刚砂指甲锉： “紧急木板”是一种修指甲和指甲护理产品，通过将砂纸粘合到一块薄纸板上制成。他们在1800年代以粉碎的金刚砂作为磨料而得名。当今的金刚砂板不是用金刚砂制成的。相反，它们中的许多具有合成刚玉（氧化铝）的粗糙面和石榴石磨料的精细面。
金刚砂
金刚砂石是富含刚玉的粒状变质或火成岩。它是氧化物矿物的混合物，通常是刚玉，磁铁矿，尖晶石和/或赤铁矿。它是天然刚玉最常见的形式，已被用于制造磨料。
在过去的几十年中，金刚砂作为磨料的使用已大大减少。它几乎已完全被人造磨料（例如碳化硅）取代。碳化硅的莫氏硬度为9至9.5。它价格便宜，通常比刚玉或金刚砂制成的天然磨料性能更好。
刚玉作为红宝石，蓝宝石和花式蓝宝石： 宝石级刚玉是一种非常珍贵和有价值的材料。当其为鲜红色时，称为“红宝石”。蓝色时称为“蓝宝石”。无色时称为“白色蓝宝石”。其他任何颜色的宝石级刚玉都称为“花式蓝宝石”。过去，大多数宝石刚玉是在亚洲和澳大利亚生产的。在1990年代，非洲发现了许多宝石刚玉。这张照片中的所有石头都是在非洲开采的。几乎所有的宝石刚玉都通过加热或其他方法处理以改善其颜色。
了解矿物的最好方法是研究一系列小样本，您可以处理，检查和观察其性质。商店中有便宜的矿物收藏品。
用作宝石
在宝石和珠宝市场上，几乎所有的注意力都集中在称为“四大宝石”的一小群宝石上：钻石，红宝石，蓝宝石和祖母绿。红宝石和蓝宝石是宝石刚玉。
这些最受欢迎的宝石备受追捧，并已在世界许多地方开采了数千年。如今，每年需要数以百万计的红宝石和蓝宝石才能满足珠宝市场的需求-从商场和百货商店中出售的廉价商业宝石到名贵珠宝和定制珠宝中使用的壮观标本。对有吸引力的宝石的需求超出了矿山的供应能力。结果，用于吸引人的天然宝石的价格已经上涨到很高的水平。
当消费者想要“红宝石戒指”或“蓝宝石吊坠”时，他们通常对替换红色尖晶石，蓝色堇青石或其他类似颜色的宝石不感兴趣。他们想要“红宝石”或“蓝宝石”。零售珠宝商，尤其是那些售价低于500美元的珠宝的零售商，越来越多地在其展示柜中展示人造或“实验室制造”的宝石以及天然宝石。
合成材料具有与天然红宝石和蓝宝石相同的氧化铝成分和晶体结构。它们的颜色也由相同的微量元素产生（铬表示红宝石，铁表示钛和蓝宝石）。
它们具有相同的光学吸引力，并且通常比具有相同价格的类似尺寸的天然宝石具有更好的物理外观。结果，许多消费者现在很乐意购买人造石，因为他们以可以承受的价格获得了更具吸引力的产品。从长远来看，合成宝石可能会继续取代天然宝石进入市场，特别是在消费者非常关注价格的中低价格范围内。
只要满足两个条件，出售或购买包含人造宝石的珠宝就没有错：1）卖方必须披露以下事实：宝石是人的产物而不是自然的产物； 2）购买者清楚地知道宝石是人工合成的，而不是自然产物。
刚玉手表轴承： 带有“珠宝”机芯的古董怀表中的刚玉（红宝石）轴承。 1900年代初，人造刚玉被用作手表的宝石轴承。图片版权iStockphoto / RobertKacpura。
刚玉轴承： 图中的宝石轴承和一块顶盖（红色），在用油润滑的机械表中（黄色）将枢轴轮固定住。克里斯·伯克斯·切特沃诺（Chris Burks Chetvorno）的公共领域图片。
手表中的“珠宝”和“水晶”
在1800年代中期，瑞士的钟表制造商需要高度耐磨的微型轴承。他们发现可以在一个很小的刚玉块上钻一个孔，并将其用于运行平稳，寿命长的轴承。刚玉比用于制造手表运动部件的金属坚硬得多，并且能够承受连续磨损而不会失效。刚玉轴承在其对应的宝石之后被称为“宝石轴承”。
瑞士手表及其“珠宝机芯”因其使用寿命长和可靠性而享誉全球。 1900年代初，大多数瑞士手表中的合成刚玉轴承取代了天然刚玉轴承。合成刚玉比天然刚玉更均匀，并且更便宜且更容易获得。这种宝石轴承的使用一直为瑞士手表赢得了良好的声誉，这种声誉一直持续到今天-即使机械表已被数字手表所取代。
手表中还使用了无色的合成蓝宝石。它的耐用性，玻璃光泽和耐刮擦性使其成为机械或数字设备表面的理想透明覆盖物。这些透明表盖（称为“水晶”）可以保护手表表面免受冲击，灰尘，湿气和磨损。合成蓝宝石已被用于此目的近100年。
合成刚玉： 人工合成刚玉。由于它是红色，因此可以称为“合成红宝石”。像这样的材料可用于手表轴承，宝石，激光增益介质以及许多其他用途。
红宝石激光： 第一个工作激光器的示意图。它采用了薄的红宝石晶体作为增益介质。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的公共领域图像。
红宝石激光
合成刚玉是许多激光器的重要组成部分。实际上，第一台工作激光器是休斯研究实验室的西奥多·迈曼（Theodore Maiman）于1960年制造的“红宝石激光器”。它采用合成红宝石晶体作为“增益介质”。增益介质是激光器中的一种材料，是强烈的光突发的目标。
该光导致增益介质中的电子跃升至更高的能级，从而导致光子发射，这些光子撞击增益介质中的其他原子，从而使它们被激发并发射更多的光子。这种短暂的连锁反应会产生非常强烈的激光束光。激光器以用作增益介质的材料命名，例如“红宝石激光器”或“钛蓝宝石激光器”或“ YAG激光器”（钇铝石榴石）。
在短短的几十年中，激光已成为我们社会的常见物品。小型激光器用于CD和DVD播放器。激光用于切割金属，石材和其他坚硬的材料。激光用于去除纹身，进行整容手术，白内障手术和LASIK手术以矫正视力。
合成刚玉扫描仪窗口： 德克萨斯州休斯敦一家零售店的带有条形码扫描仪窗口的自助结账机。扫描仪的窗户可能是用人造刚玉制成的。 WhisperToMe的公共领域图片。
刚玉的其他用途
刚玉还有许多其他用途。它是化学惰性的，耐热。这些特性使其成为制造耐火产品（如耐火砖，窑炉衬板和窑炉家具）的理想材料。今天，这些产品通常是用合成刚玉制成的。
纯刚玉无色，透明，耐用且耐刮擦。长出透明的合成刚玉大晶体，锯成薄片，然后用作杂货店扫描仪的窗户，手表的晶体，飞机的窗户和电子设备的保护盖。