Причини за високата твърдост на шпинела

 

Кристалната структура на шпинела е квадратна кристална система и всяка клетка от шпинел съдържа осем кубични оксида и един октаедричен оксид. Октаедричният оксид има по-голям диаметър от кубичния оксид, което води до по-голям обем на клетката в сравнение с други кристали.

Увеличаването на обема на клетката прави разстоянието между атомите на шпинела по-голямо и химическите връзки по-отпуснати, което прави шпинелът да има по-висока твърдост.

В същото време шпинелът показва висока степен на симетрия в точките на решетката и кристалната структура е много стабилна и не е склонна към изкривяване или изкривяване, което също благоприятства твърдостта на шпинела.

Свързана структура

Шпинелът има много силна свързваща сила и неговата свързваща структура е смесена структура от тетраедрична и октаедрична координация, дължината на тетраедричната страна е 0,5 nm, а диаметърът на октаедъра е 1 nm.

Тъй като октаедричният оксид има по-голям диаметър от тетраедричния оксид, той може да образува по-силни координационни връзки със заобикалящите го кислородни атоми, като по този начин усилва силата на свързване.

В допълнение, силата на свързване в шпинела също се влияе от двойното действие на химическата връзка и йонната връзка, при което електронният облак се припокрива, за да образува силно взаимодействие, докато йонната връзка може да образува по-стабилна кристална структура чрез шахматното разположение на същите йони.

Химичен състав

Твърдостта на шпинела също се влияе от химичния състав, като цяло повечето шпинели съдържат алуминий, а желязото ще намали твърдостта на шпинела, което води до увеличаване на крехкостта.

В допълнение, има други метални елементи в шпинела, като мед, цинк, магнезий и др., тяхното добавяне може да образува хибрид, повишавайки стабилността и твърдостта на шпинела.

Разбира се, различните химични състави също влияят върху цвета, индекса на пречупване и други свойства на шпинела, които няма да се повтарят тук.

Кристалните дефекти се причиняват от факта, че атомите в шпинеловите клетки не могат да бъдат напълно запълнени. Тези дефекти се активират върху кристалната повърхност или във фононната система, което може да направи нейната атомна структура засегната от изкривяване, изкривяване, дислокация и т.н., което води до по-сложна кристална структура на шпинел и повишена твърдост.

Общите кристални дефекти в шпинела, като аеробна ваканция, намеса на желязото, дефект на кислородната матрица и неравновесно увреждане, имат известен ефект върху увеличаването на твърдостта на шпинела.

Състояние на стрес

Състоянието на напрежение се отнася до ефекта на състоянието на напрежение, силата и посоката върху механичните свойства на материала.

Когато се приложи натиск върху повърхността или контактната повърхност на материала, силата и посоката на кристалната структура на шпинела ще се променят, което ще направи повърхността му по-твърда, като по този начин ще се увеличи твърдостта на шпинела.

В допълнение, в процеса на машинна обработка или химическо ецване, състоянието на напрежение на повърхността на шпинелния кристал също ще се промени, като по този начин повърхността става по-плътна и увеличава твърдостта на шпинела.

 

 

 

 

 

 

 

 

JIYGO REFRACTORY & ABRASIVE LIMITED