Spinelli kõrge kõvaduse põhjused
Spinelli kristallstruktuur on ruudukujuline kristallsüsteem ja iga spinellirakk sisaldab kaheksat kuupoksiidi ja ühte oktaeedrilist oksiidi. Oktaeedrilisel oksiidil on suurem läbimõõt kui kuupoksiidil, mille tulemuseks on suurem rakumaht kui teistel kristallidel.
Raku mahu suurenemine muudab spinelli aatomite vahekaugused suuremaks ja keemilised sidemed lõdvemaks, mis muudab spinelli kõvaduse.
Samal ajal näitab spinell võre punktides suurt sümmeetriat ja kristallstruktuur on väga stabiilne ega kaldu moonutusi ega kõverdumist, mis soodustab ka spinelli kõvadust.
Liimitud struktuur
Spinellil on väga tugev sidejõud ning selle sidestruktuur on tetraeedrilise ja oktaeedrilise koordinatsiooni segastruktuur, tetraeedri külje pikkus on 0,5 nm ja oktaeedri läbimõõt on 1 nm.
Kuna oktaeedriline oksiid on tetraeedrilisest oksiidist suurema läbimõõduga, võib see moodustada tugevamaid koordinatsioonisidemeid ümbritsevate hapnikuaatomitega, võimendades seeläbi sidemejõudu.
Lisaks mõjutab spinelli sidumisjõudu ka keemilise sideme ja ioonsideme kahekordne toime, mille puhul elektronipilv kattub, moodustades tugeva interaktsiooni, samal ajal kui ioonside võib moodustada stabiilsema kristallstruktuuri tänu ahela järkjärgulisele paigutusele. samad ioonid.
Keemiline koostis
Spinelli kõvadust mõjutab ka keemiline koostis, üldiselt sisaldab enamik spinelli alumiiniumi ja raud vähendab spinelli kõvadust, mille tulemuseks on rabeduse suurenemine.
Lisaks on spinellis ka teisi metallilisi elemente nagu vask, tsink, magneesium jne, nende lisandumisel võib moodustuda hübriid, suurendades spinelli stabiilsust ja kõvadust.
Muidugi mõjutavad erinevad keemilised koostised ka spinelli värvust, murdumisnäitajat ja muid omadusi, mida siin ei korrata.
Kristallide defektid on tingitud sellest, et spinellirakkudes ei saa aatomeid täielikult täita. Need defektid aktiveeruvad kristalli pinnal või fononsüsteemis, mis võib muuta selle aatomi struktuuri moonutuste, väänamise, nihestuse jms tõttu mõjutatuks, mille tulemuseks on spinelli kristallstruktuur keerulisem ja kõvadus.
Spinelli tavalised kristallidefektid, nagu aeroobne vakantsus, rauahäired, hapnikumaatriksi defekt ja mittetasakaalukahjustus, avaldavad teatud mõju spinelli kõvaduse suurenemisele.
Stressiseisund
Pingeseisund viitab pingeseisundi, tugevuse ja suuna mõjule materjali mehaanilistele omadustele.
Kui materjali pinnale või kontaktpinnale avaldatakse survet, muutub spinelli kristallstruktuuri tugevus ja suund, muutes selle pinna kõvemaks, suurendades seeläbi spinelli kõvadust.
Lisaks muutub töötluse või keemilise söövitamise käigus ka spinellikristalli pinna pingeseisund, muutes pinna tihedamaks ja suurendades spinelli kõvadust.
JIYGO REFRACTORY & ABRASIVE LIMITED