Ragioni dell'elevata durezza dello spinello

 

La struttura cristallina dello spinello è un sistema cristallino quadrato e ciascuna cella dello spinello contiene otto ossidi cubici e un ossido ottaedrico. L'ossido ottaedrico ha un diametro maggiore dell'ossido cubico, risultando in un volume cellulare maggiore rispetto ad altri cristalli.

L'aumento del volume della cellula rende la spaziatura degli atomi dello spinello più grande e i legami chimici più rilassati, il che fa sì che lo spinello abbia una maggiore durezza.

Allo stesso tempo, lo spinello mostra un alto grado di simmetria nei punti del reticolo e la struttura cristallina è molto stabile e non soggetta a distorsioni o deformazioni, il che favorisce anche la durezza dello spinello.

Struttura legata

Lo spinello ha una forza di legame molto forte e la sua struttura di legame è una struttura mista di coordinazione tetraedrica e ottaedrica, la lunghezza del lato tetraedrico è 0,5 nm e il diametro dell'ottaedro è 1 nm.

Poiché l'ossido ottaedrico ha un diametro maggiore dell'ossido tetraedrico, può formare legami di coordinazione più forti con gli atomi di ossigeno circostanti, amplificando così la forza di legame.

Inoltre, la forza di legame nello spinello è influenzata anche dalla doppia azione del legame chimico e del legame ionico, in cui la nuvola di elettroni si sovrappone per formare una forte interazione, mentre il legame ionico può formare una struttura cristallina più stabile attraverso la disposizione sfalsata degli elettroni. stessi ioni.

Composizione chimica

La durezza dello spinello è influenzata anche dalla composizione chimica, in generale la maggior parte dello spinello contiene alluminio e il ferro ridurrà la durezza dello spinello, con conseguente aumento della fragilità.

Inoltre, nello spinello ci sono altri elementi metallici, come rame, zinco, magnesio, ecc., la loro aggiunta può formare un ibrido, aumentando la stabilità e la durezza dello spinello.

Naturalmente, diverse composizioni chimiche influenzano anche il colore, l'indice di rifrazione e altre proprietà dello spinello, che non verranno ripetute qui.

I difetti dei cristalli sono causati dal fatto che gli atomi nelle cellule dello spinello non possono essere riempiti completamente. Questi difetti vengono attivati ​​sulla superficie del cristallo o nel sistema fononico, il che può rendere la sua struttura atomica influenzata da distorsioni, deformazioni, dislocazioni, ecc., con conseguente struttura cristallina più complessa dello spinello e maggiore durezza.

I difetti cristallini comuni nello spinello, come il posto vacante aerobico, l'interferenza del ferro, il difetto della matrice dell'ossigeno e il danno da squilibrio, hanno un certo effetto sull'aumento della durezza dello spinello.

Stato di stress

Lo stato di sollecitazione si riferisce all'effetto dello stato di sollecitazione, della resistenza e della direzione sulle proprietà meccaniche del materiale.

Quando viene applicata pressione sulla superficie o sulla superficie di contatto del materiale, la forza e la direzione della struttura cristallina dello spinello cambieranno, rendendo la sua superficie più dura, aumentando così la durezza dello spinello.

Inoltre, nel processo di lavorazione o incisione chimica, cambierà anche lo stato di stress della superficie del cristallo di spinello, rendendo così la superficie più densa e aumentando la durezza dello spinello.

 

 

 

 

 

 

 

 

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