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山东蓝宝石是世界重要的蓝宝石资源，所产出的蓝宝石颗粒大，颜色纯正，但由于带有明显的黑色调，严重影响其品质及市场价值。本课题中通过对山东蓝宝石矿区的实地考察，采集了大量蓝宝石样品，并利用宝石学常规方法与现代测试技术对山东蓝宝石的宝石学特征进行研究，着重分析其颜色成因与内部所含杂质元素的关系，重点探讨了不同价态的铁、钛离子在蓝宝石致色机制中所起的作用。根据对山东蓝宝石颜色成因的分析，设计了创新的改善工艺，通过离子热扩散的方式，降低蓝宝石中的致色离子含量，从而消除黑色调，提高透明度。同时对改善后的蓝宝石样品进行分析测试，验证颜色成因机制，并通过调整热处理的各项条件进行反复实验，包括热处理的最高温度、加热时间、升降温速率、循环升温等工艺条件，以获得最佳的改善方案。