Orsaker till den höga hårdheten hos Spinel

 

Spinells kristallstruktur är ett kvadratiskt kristallsystem, och varje spinellcell innehåller åtta kubiska oxider och en oktaedrisk oxid. Den oktaedriska oxiden har en större diameter än den kubiska oxiden, vilket resulterar i en större cellvolym än andra kristaller.

Ökningen av cellens volym gör avståndet mellan spinellatomerna större och de kemiska bindningarna mer avslappnade, vilket gör att spinellen har högre hårdhet.

Samtidigt visar spinell en hög grad av symmetri i gitterpunkterna, och kristallstrukturen är mycket stabil och inte benägen för förvrängning eller skevhet, vilket också bidrar till hårdheten hos spinell.

Bondad struktur

Spinell har en mycket stark bindningskraft, och dess bindningsstruktur är en blandad struktur av tetraedrisk och oktaedrisk koordination, den tetraedriska sidolängden är 0,5 nm och oktaederns diameter är 1 nm.

Eftersom den oktaedriska oxiden har en större diameter än den tetraedriska oxiden, kan den bilda starkare koordinationsbindningar med de omgivande syreatomerna och därmed förstärka bindningskraften.

Dessutom påverkas bindningskraften i spinell också av dubbelverkan av kemisk bindning och jonbindning, där elektronmolnet överlappar för att bilda en stark interaktion, medan jonbindning kan bilda en mer stabil kristallstruktur genom det förskjutna arrangemanget av samma joner.

Kemisk sammansättning

Spinellens hårdhet påverkas också av den kemiska sammansättningen, i allmänhet innehåller de flesta spinell aluminium, och järn kommer att minska hårdheten hos spinellen, vilket resulterar i en ökning av sprödheten.

Dessutom finns det andra metalliska element i spinell, såsom koppar, zink, magnesium, etc., deras tillsats kan bilda en hybrid, vilket ökar stabiliteten och hårdheten hos spinellen.

Naturligtvis påverkar olika kemiska sammansättningar även spinellens färg, brytningsindex och andra egenskaper, vilket inte kommer att upprepas här.

Kristalldefekter orsakas av att atomerna i spinellceller inte kan fyllas helt. Dessa defekter aktiveras på kristallytan eller i fononsystemet, vilket kan göra att dess atomstruktur påverkas av distorsion, skevhet, dislokation, etc., vilket resulterar i mer komplex kristallstruktur hos spinellen och ökad hårdhet.

De vanliga kristalldefekterna i spinell, såsom aerob vakans, järninterferens, syrematrisdefekt och icke-jämviktsskada, har en viss effekt på ökningen av spinellens hårdhet.

Stresstillstånd

Spänningstillstånd avser effekten av stresstillstånd, styrka och riktning på materialets mekaniska egenskaper.

När tryck appliceras på ytan eller kontaktytan av materialet kommer styrkan och riktningen för spinellens kristallstruktur att förändras, vilket gör dess yta hårdare, vilket ökar spinellens hårdhet.

Vid bearbetning eller kemisk etsning kommer dessutom spänningstillståndet på spinellkristallens yta att förändras, vilket gör ytan tätare och ökar spinellens hårdhet.

 

 

 

 

 

 

 

 

JIYGO REFRACTORY & ABRASIVE LIMITED