A Spinell nagy keménységének okai
A spinell kristályszerkezete négyzet alakú kristályrendszer, és minden spinellcella nyolc köbös oxidot és egy oktaéder oxidot tartalmaz. Az oktaéderes oxid átmérője nagyobb, mint a köbös oxidé, ami nagyobb sejttérfogatot eredményez, mint más kristályok.
A sejt térfogatának növekedése megnöveli a spinell atomjainak távolságát, és lazábbá teszi a kémiai kötéseket, aminek következtében a spinell nagyobb keménységű lesz.
Ugyanakkor a spinell nagyfokú szimmetriát mutat a rácspontokban, és a kristályszerkezet nagyon stabil, nem hajlamos a torzításra vagy vetemedésre, ami szintén kedvez a spinell keménységének.
Ragasztott szerkezet
A spinell nagyon erős kötőerővel rendelkezik, kötőszerkezete tetraéder és oktaéder koordinációjú vegyes szerkezetű, a tetraéder oldalhossza 0,5 nm, az oktaéder átmérője 1 nm.
Mivel az oktaéderes oxid átmérője nagyobb, mint a tetraéderes oxidé, erősebb koordinációs kötéseket tud kialakítani a környező oxigénatomokkal, így felerősíti a kötőerőt.
Ezen túlmenően a spinellben lévő kötőerőt a kémiai kötés és az ionos kötés kettős hatása is befolyásolja, amelyben az elektronfelhő átfedve erős kölcsönhatást hoz létre, míg az ionos kötés stabilabb kristályszerkezetet tud kialakítani a lépcsőzetes elrendezés révén. ugyanazok az ionok.
Kémiai összetétel
A spinell keménységét a kémiai összetétel is befolyásolja, általában a legtöbb spinel alumíniumot tartalmaz, és a vas csökkenti a spinell keménységét, ami növeli a ridegséget.
Ezen kívül a spinellben más fémes elemek is találhatók, például réz, cink, magnézium stb., ezek hozzáadásával hibridet alkothat, növelve a spinell stabilitását és keménységét.
Természetesen a különböző kémiai összetételek is befolyásolják a spinell színét, törésmutatóját és egyéb tulajdonságait, ami itt nem ismétlődik meg.
A kristályhibákat az okozza, hogy a spinellsejtek atomjai nem tölthetők be teljesen. Ezek a hibák a kristály felületén vagy a fononrendszerben aktiválódnak, ami torzulással, vetemedéssel, diszlokációval stb. befolyásolhatja annak atomi szerkezetét, ami bonyolultabb spinell kristályszerkezetet és megnövekedett keménységet eredményez.
A spinellben előforduló gyakori kristályhibák, mint az aerob üresedés, a vas interferencia, az oxigén mátrix hibája és a nem egyensúlyi károsodás, bizonyos hatást gyakorolnak a spinell keménységének növekedésére.
Stressz állapot
A feszültségi állapot a feszültségi állapot, az erő és az irány hatását jelenti az anyag mechanikai tulajdonságaira.
Ha nyomást gyakorolunk az anyag felületére vagy érintkezési felületére, a spinell kristályszerkezetének szilárdsága és iránya megváltozik, ami keményebbé teszi a felületét, ezáltal növeli a spinell keménységét.
Emellett a megmunkálás vagy a kémiai maratás során a spinelkristály felületének feszültségi állapota is megváltozik, így sűrűbbé válik a felület és nő a spinell keménysége.
JIYGO REFRACTORY & ABRASSIVE LIMITED