磨料是一種具有高硬度和一定機(jī)械強(qiáng)度的顆粒材料，用于制造磨具或直接用于研磨和拋光。作為磨料必須具備以下五個(gè)方面的條件：較高的硬度，適度的抗破碎性及自銳性，良好的熱穩(wěn)定性，一定的化學(xué)穩(wěn)定性，便于加工成不同大小的顆粒。磨料分為天然磨料和人造磨料兩大類。自然界一切可以用于磨削或研磨的材料統(tǒng)稱為天然磨料。好的天然磨料不光要硬，還要有韌性和鋒利，資源豐富或分布廣，還要有一定的純度。雖然人造磨料的制備越來越精細(xì)，但天然磨料目前仍有一定的地位。
 

    1、天然金剛石

    金剛石(C)是目前已知最硬的物質(zhì)，摩氏硬度為10。常見金剛石的晶體結(jié)構(gòu)屬于等軸晶系，立方面心結(jié)構(gòu)，典型的原子晶體。金剛石還有六方晶系2H型的多型現(xiàn)象即六方金剛石，系隕石撞擊地表時(shí)所形成，還發(fā)現(xiàn)有四面體晶形的金剛石。

    天然金剛石多為8面體形態(tài)，還有菱形12面體，較少呈立方體。在天然金剛石的{111}面上有明顯的生長(zhǎng)層，生長(zhǎng)層厚度小于10A，而{110}、{100}仍面上不會(huì)產(chǎn)生這樣的生長(zhǎng)層。天然金剛石大多數(shù)呈單晶產(chǎn)出，呈圓粒狀或碎粒狀。純凈的金剛石無色，但比較少見，多呈不同顏色，如黃色、綠色、棕色、玫瑰色、藍(lán)色、灰色、黑色等。寶石級(jí)金剛石即鉆石僅限于無色的、近無色的、淺黃色、粉紅色、藍(lán)色、綠色等。除此之外，其他顏色的金剛石只能在工業(yè)上使用。金剛石密度為3.50~3.52g/cm3，導(dǎo)熱性良好。天然金剛石的產(chǎn)地、礦床類型、顏色不同，其硬度也不同。金剛石脆性較大，具有平行{11}的等解理，即在外力作用下，易沿晶體{111}結(jié)晶面裂開。金剛石的脆性還與晶體的內(nèi)應(yīng)力、裂縫及其他缺陷有關(guān)。晶體的內(nèi)應(yīng)力愈大，具有裂縫和其他缺陷也多，在較低的沖擊下就能被劈開。

    天然金剛石的形成分兩大礦系，即原生礦和砂礦。原生礦主要為金伯利巖型原生礦，礦床少，質(zhì)量不好，多數(shù)做工業(yè)用。砂礦是生產(chǎn)鉆石的主要礦床，寶石級(jí)鉆石主要出產(chǎn)于沖擊砂礦。世界最聞名的金剛石產(chǎn)地有南非的金伯利地區(qū)、扎伊爾、澳大利亞西部、俄羅斯的雅庫特、美國的阿拉斯加和巴西的西納斯吉拉斯等地。我國的遼寧、山東、湖南和貴州有金剛石礦，以原生礦為主，但儲(chǔ)量不大。

    天然金剛石作為磨料主要用途有兩個(gè)方面，即修整砂輪、磨削和研磨難加工材料(如硬質(zhì)合金、寶石、玻璃、石料等)。主要工具有天然金剛石砂輪刀，天然金剛石修整器，天然金剛石金剛筆，天然金剛石刀頭，天然金剛石車刀，金剛石銼刀及玻璃加工工具等。不同用途的金剛石有不同的技術(shù)要求，如用于玻璃加工工具的天然金剛石要求晶體完整，外形為12面體、8面體和過渡型晶體；顏色不限；透明或半透明；不答應(yīng)有裂紋，晶體內(nèi)部答應(yīng)有微小包裹體。

    2、天然剛玉

    在天然礦物，剛玉硬度僅次于金剛石。剛玉(Al2O3)屬三方晶系，晶體具有離子鍵向共價(jià)鍵過渡的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)較緊密。單晶體通常呈腰鼓狀、柱狀，集合體呈粒狀或致密塊狀。一般為藍(lán)灰、黃灰色，含鐵者呈黑色。玻璃光澤，摩氏硬度9，無解理。常因聚片雙晶產(chǎn)生{0001}或{101}的裂理。密度為3.95-4.10g/cm3，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。含鉻而呈紅色的剛玉稱紅寶石，而含鈦呈藍(lán)色者稱藍(lán)寶石。

    天然剛玉礦，當(dāng)含有磁鐵礦、赤鐵礦、石英等雜質(zhì)，并呈鐵礦一樣外觀的粒狀集合塊時(shí)，稱為剛玉砂(也可稱天然金剛砂)。剛玉砂一般情況下約含60%的剛玉，多呈青灰色和黑色，密度2.7-4.3g/cm3，摩氏硬度為7一9。剛玉可以形成于巖漿作用、接觸變質(zhì)作用和區(qū)域變質(zhì)作用過程。各種成因的含剛玉礦床或巖石，遭受風(fēng)化作用時(shí)，剛玉往往轉(zhuǎn)入砂礦。我國主要產(chǎn)地有江蘇六合、湖北英山等地。這種礦物原料在世界上許多地方的蘊(yùn)藏量都很豐富。作為磨料，剛玉砂常用來制造砂輪、油石、砂紙、砂布或微粉、研磨膏等。

    3、石榴石

    石榴石是指一類硅酸鹽礦物，其化學(xué)成分通式為A3B2[SiO4]。其A代表二價(jià)陽離子Mg2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ca2＋等，B代表三價(jià)陽離子A13＋、Fe3＋、Cr3＋、V3＋等。常見的有鐵鋁石榴石、鎂鋁石榴石、錳鋁石榴石等。石榴石結(jié)構(gòu)緊密，常呈完好晶形，如菱形十二面體、四角三八面體或兩者的聚形。集合體常為致密粒狀或致密塊狀，摩氏硬度6.5一7.5，密度3.5一4.2g/cm3，無解理。石榴石的礦物種類很多，幾乎所有的石榴石都可用于磨料，常用的是鐵鋁石榴石。

    作為一種天然磨料，由于石榴石的工業(yè)銷售價(jià)格低，且在某些特定用途時(shí)有人們所需求的一些品質(zhì)，在很多國家都得到了一定的應(yīng)用。石榴石磨料呈粒狀，有次貝狀或參差狀斷口，硬度適，韌性好，邊角鋒利，自銳性好，可在不斷粉碎分級(jí)形成棱角和邊刃，使其研磨能力優(yōu)于其他磨料。石榴石經(jīng)高溫鍛燒處理后，其韌性增加，研磨效果很好，尤其在木材的研磨加工方面，耐久性還高于氧化鋁磨料。

    在樹脂磨具，石榴石可作填充劑替代20%-30%的棕剛玉，效果理想。由于無游離二氧化硅，石榴石還是理想的%26ldquo;環(huán)保%26rdquo;型噴砂材料。石榴石也可制成固結(jié)砂輪，用以磨削鏡頭和鏡片，主要是樹脂結(jié)合劑磨具。以石榴石磨料作切割介質(zhì)，依靠高壓水力射流進(jìn)行水刀切割，應(yīng)用于石油(天然氣)管道、鋼材等部件的切割，是一種新型、環(huán)保、安全的切割方式。石榴石對(duì)印刷版、玻璃、陶瓷制品、皮革、石料等的加工，均可獲得良好的效果。

    四川省阿壩州墳川縣石榴石礦區(qū)是國最重要的石榴石礦區(qū)，此處的石榴石屬于鐵鋁石榴石。由于硬度低，熔點(diǎn)低(石榴石族熔點(diǎn)1000一1200℃)，不適宜磨削硬度高的材料(如黑色金屬)，也不適宜作型砂、耐火材料和燒結(jié)磨具。但它在磨削諸如硅片和光學(xué)玻璃這類材料時(shí)，卻很少產(chǎn)生擦傷和劃痕的現(xiàn)象，這種獨(dú)特的優(yōu)良性質(zhì)，是同規(guī)格的人造磨料所不可比的。墳川縣的石榴石磨料主要用于研磨顯像管、示波管、單晶硅，研磨鏡頭、鏡片、眼鏡、研磨平板磨砂玻璃、工藝玻璃杯瓶、研磨金屬印版及倒玻璃版的棱等。河北的邢臺(tái)、內(nèi)蒙古烏拉特后旗明星礦、陜西丹風(fēng)礦、吉林通化光華礦、湖北棗陽等地也產(chǎn)石榴石。