Årsaker til den høye hardheten til spinell

 

Krystallstrukturen til spinell er et kvadratisk krystallsystem, og hver spinellcelle inneholder åtte kubiske oksider og ett oktaedrisk oksid. Det oktaedriske oksidet har en større diameter enn det kubiske oksidet, noe som resulterer i et større cellevolum enn andre krystaller.

Økningen i cellens volum gjør avstanden mellom atomene i spinell større og de kjemiske bindingene mer avslappet, noe som gjør at spinell har høyere hardhet.

Samtidig viser spinell en høy grad av symmetri i gitterpunktene, og krystallstrukturen er meget stabil og ikke utsatt for forvrengning eller vridning, noe som også bidrar til hardheten til spinell.

Bundet struktur

Spinell har en veldig sterk bindingskraft, og bindingsstrukturen er en blandet struktur av tetraedrisk og oktaedrisk koordinering, den tetraedriske sidelengden er 0,5 nm, og diameteren til oktaederet er 1 nm.

Siden det oktaedriske oksidet har en større diameter enn det tetraedriske oksidet, kan det danne sterkere koordinasjonsbindinger med de omkringliggende oksygenatomene, og dermed forsterke bindingskraften.

I tillegg påvirkes bindingskraften i spinell også av dobbeltvirkningen av kjemisk binding og ionebinding, der elektronskyen overlapper for å danne en sterk interaksjon, mens ionisk binding kan danne en mer stabil krystallstruktur gjennom det forskjøvede arrangementet av samme ioner.

Kjemisk oppbygning

Hardheten til spinell påvirkes også av den kjemiske sammensetningen, generelt inneholder de fleste spinell aluminium, og jern vil redusere hardheten til spinell, noe som resulterer i en økning i sprøhet.

I tillegg er det andre metalliske elementer i spinell, som kobber, sink, magnesium, etc., deres tilsetning kan danne en hybrid, noe som øker stabiliteten og hardheten til spinell.

Selvfølgelig påvirker forskjellige kjemiske sammensetninger også fargen, brytningsindeksen og andre egenskaper til spinell, som ikke vil bli gjentatt her.

Krystalldefekter er forårsaket av at atomene i spinellceller ikke kan fylles helt. Disse defektene aktiveres på krystalloverflaten eller i fononsystemet, noe som kan gjøre dets atomstruktur påvirket av forvrengning, vridning, dislokasjon, etc., noe som resulterer i mer kompleks krystallstruktur av spinell og økt hardhet.

De vanlige krystalldefektene i spinell, som aerob ledighet, jerninterferens, oksygenmatrisedefekt og ikke-likevektsskade, har en viss effekt på økningen av spinellhardheten.

Stresstilstand

Spenningstilstand refererer til effekten av spenningstilstand, styrke og retning på materialets mekaniske egenskaper.

Når trykk påføres overflaten eller kontaktflaten til materialet, vil styrken og retningen til krystallstrukturen til spinell endres, noe som gjør overflaten hardere, og dermed øke hardheten til spinellen.

I tillegg, i prosessen med maskinering eller kjemisk etsing, vil spenningstilstanden til overflaten av spinellkrystallen også endre seg, og dermed gjøre overflaten tettere og øke hardheten til spinellen.

 

 

 

 

 

 

 

 

JIYGO REFRACTORY & ABRASIVE LIMITED