Разлози за високу тврдоћу спинела

 

Кристална структура спинеле је квадратни кристални систем, а свака ћелија спинела садржи осам кубних оксида и један октаедарски оксид. Октаедарски оксид има већи пречник од кубног оксида, што резултира већом запремином ћелије од других кристала.

Повећање запремине ћелије чини размак између атома спинела већим, а хемијске везе опуштенијим, што чини да спинел има већу тврдоћу.

Истовремено, спинел показује висок степен симетрије у тачкама решетке, а кристална структура је веома стабилна и није склона изобличењу или савијању, што такође погодује тврдоћи спинела.

Везана структура

Спинел има веома јаку силу везивања, а њена структура везивања је мешовита структура тетраедарске и октаедарске координације, дужина тетраедарске странице је 0.5 нм, а пречник октаедра је 1 нм.

Пошто октаедарски оксид има већи пречник од тетраедарског оксида, он може формирати јаче координационе везе са околним атомима кисеоника, чиме се појачава сила везивања.

Поред тога, на силу везе у спинелу утиче и двоструко дејство хемијске везе и јонске везе, у којој се електронски облак преклапа и формира снажну интеракцију, док јонска веза може формирати стабилнију кристалну структуру кроз поређани распоред исти јони.

Хемијски састав

На тврдоћу спинела утиче и хемијски састав, углавном већина спинела садржи алуминијум, а гвожђе ће смањити тврдоћу спинела, што резултира повећањем крхкости.

Поред тога, у спинелу постоје и други метални елементи, као што су бакар, цинк, магнезијум итд., Њихов додатак може да формира хибрид, повећавајући стабилност и тврдоћу спинела.

Наравно, различити хемијски састави утичу и на боју, индекс преламања и друга својства спинела, што се овде неће понављати.

Дефекти кристала су узроковани чињеницом да атоми у ћелијама спинела не могу бити потпуно попуњени. Ови дефекти се активирају на површини кристала или у фононском систему, што може да утиче на његову атомску структуру изобличењем, савијањем, дислокацијом, итд., што резултира сложенијом кристалном структуром спинела и повећаном тврдоћом.

Уобичајени кристални дефекти у спинелу, као што су аеробна празнина, сметње гвожђа, дефект матрикса кисеоника и неравнотежно оштећење, имају одређени утицај на повећање тврдоће спинела.

Стање стреса

Напонско стање се односи на утицај напонског стања, чврстоће и правца на механичка својства материјала.

Када се притисак примени на површину или контактну површину материјала, јачина и смер кристалне структуре спинела ће се променити, чинећи његову површину тврђом, чиме се повећава тврдоћа спинела.

Поред тога, у процесу машинске обраде или хемијског јеткања, напонско стање површине кристала спинела ће се такође променити, чинећи површину густијом и повећавајући тврдоћу спинела.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЈИИГО РЕФРАЦТОРИ & АБРАСИВЕ ЛИМИТЕД