Didelio špinelio kietumo priežastys
Spinelio kristalinė struktūra yra kvadratinė kristalų sistema, o kiekvienoje spinelio ląstelėje yra aštuoni kubiniai oksidai ir vienas oktaedrinis oksidas. Oktaedrinio oksido skersmuo didesnis nei kubinio oksido, todėl ląstelės tūris yra didesnis nei kitų kristalų.
Padidėjus ląstelės tūriui, spinelio atomų atstumas padidėja, o cheminiai ryšiai atsipalaiduoja, todėl spinelis yra kietesnis.
Tuo pačiu metu spinelis pasižymi dideliu simetrijos laipsniu gardelės taškuose, o kristalų struktūra yra labai stabili ir nėra linkusi iškraipyti ar deformuotis, o tai taip pat prisideda prie spinelio kietumo.
Surišta struktūra
Spinelis turi labai stiprią surišimo jėgą, o jo jungiamoji struktūra yra mišri tetraedrinės ir oktaedrinės koordinacijos struktūra, tetraedrinės kraštinės ilgis yra 0,5 nm, o oktaedro skersmuo yra 1 nm.
Kadangi oktaedrinis oksidas yra didesnio skersmens nei tetraedrinis oksidas, jis gali sudaryti stipresnius koordinacinius ryšius su aplinkiniais deguonies atomais, taip sustiprindamas surišimo jėgą.
Be to, špinelio surišimo jėgą taip pat veikia dvigubas cheminės ir joninės jungties veikimas, kai elektronų debesis persidengia ir sudaro stiprią sąveiką, o joninis ryšys gali sudaryti stabilesnę kristalų struktūrą dėl laipsniško jungčių išdėstymo. tie patys jonai.
Cheminė sudėtis
Špinelio kietumui įtakos turi ir cheminė sudėtis, paprastai daugumoje špinelio yra aliuminio, o geležis sumažins špinelio kietumą, todėl padidės trapumas.
Be to, špinelyje yra ir kitų metalinių elementų, tokių kaip varis, cinkas, magnis ir kt., jų papildymas gali sudaryti hibridą, padidinantį spinelio stabilumą ir kietumą.
Žinoma, skirtingos cheminės sudėties taip pat turi įtakos spinelio spalvai, lūžio rodikliui ir kitoms savybėms, kurios čia nepasikartos.
Kristalų defektai atsiranda dėl to, kad spinelio ląstelėse esantys atomai negali būti visiškai užpildyti. Šie defektai aktyvuojami kristalo paviršiuje arba fononų sistemoje, todėl jo atominė struktūra gali būti paveikta iškraipymo, deformacijos, išnirimo ir pan., todėl spinelio kristalinė struktūra tampa sudėtingesnė ir padidėja kietumas.
Įprasti spinelio kristalų defektai, tokie kaip aerobinė vakansija, geležies trukdžiai, deguonies matricos defektas ir nepusiausvyros pažeidimas, turi tam tikrą poveikį špinelio kietumo padidėjimui.
Streso būsena
Įtempių būsena reiškia įtempių būsenos, stiprumo ir krypties poveikį medžiagos mechaninėms savybėms.
Kai spaudžiamas medžiagos paviršius arba kontaktinis paviršius, pasikeis spinelio kristalinės struktūros stiprumas ir kryptis, todėl jo paviršius taps kietesnis, o tai padidins spinelio kietumą.
Be to, apdirbimo ar cheminio ėsdinimo metu spinelio kristalo paviršiaus įtempių būsena taip pat pasikeis, todėl paviršius taps tankesnis ir padidės spinelio kietumas.
JIYGO REFRACTORY & ABRASVE LIMITED