Gründe für die hohe Härte von Spinell

 

Die Kristallstruktur von Spinell ist ein quadratisches Kristallsystem, und jede Spinellzelle enthält acht kubische Oxide und ein oktaedrisches Oxid. Das oktaedrische Oxid hat einen größeren Durchmesser als das kubische Oxid, was zu einem größeren Zellvolumen als andere Kristalle führt.

Durch die Vergrößerung des Zellvolumens werden die Abstände zwischen den Atomen des Spinells größer und die chemischen Bindungen lockerer, was zu einer höheren Härte des Spinells führt.

Gleichzeitig weist Spinell ein hohes Maß an Symmetrie in den Gitterpunkten auf und die Kristallstruktur ist sehr stabil und neigt nicht zu Verzerrungen oder Verwerfungen, was sich auch positiv auf die Härte des Spinells auswirkt.

Verbundstruktur

Spinell hat eine sehr starke Bindungskraft und seine Bindungsstruktur ist eine gemischte Struktur aus tetraedrischer und oktaedrischer Koordination, die Länge der tetraedrischen Seite beträgt 0,5 nm und der Durchmesser des Oktaeders beträgt 1 nm.

Da das oktaedrische Oxid einen größeren Durchmesser als das tetraedrische Oxid hat, kann es stärkere Koordinationsbindungen mit den umgebenden Sauerstoffatomen eingehen und so die Bindungskraft verstärken.

Darüber hinaus wird die Bindungskraft im Spinell auch durch die Doppelwirkung von chemischer Bindung und ionischer Bindung beeinflusst, bei der sich die Elektronenwolke überlappt, um eine starke Wechselwirkung zu bilden, während ionische Bindungen durch die versetzte Anordnung der Bindungen eine stabilere Kristallstruktur bilden können gleiche Ionen.

Chemische Zusammensetzung

Die Härte des Spinells wird auch durch die chemische Zusammensetzung beeinflusst. Im Allgemeinen enthalten die meisten Spinelle Aluminium, und Eisen verringert die Härte des Spinells, was zu einer Erhöhung der Sprödigkeit führt.

Darüber hinaus enthält Spinell weitere metallische Elemente wie Kupfer, Zink, Magnesium usw., deren Zugabe einen Hybrid bilden kann, der die Stabilität und Härte des Spinells erhöht.

Natürlich beeinflussen auch unterschiedliche chemische Zusammensetzungen die Farbe, den Brechungsindex und andere Eigenschaften des Spinells, worauf hier nicht noch einmal eingegangen wird.

Kristalldefekte entstehen dadurch, dass die Atome in Spinellzellen nicht vollständig gefüllt werden können. Diese Defekte werden auf der Kristalloberfläche oder im Phononensystem aktiviert, wodurch die Atomstruktur durch Verzerrung, Verwerfung, Versetzung usw. beeinträchtigt werden kann, was zu einer komplexeren Kristallstruktur des Spinells und einer erhöhten Härte führt.

Die häufigen Kristalldefekte im Spinell, wie aerobe Leerstellen, Eiseninterferenz, Sauerstoffmatrixdefekt und Ungleichgewichtsschäden, haben einen gewissen Einfluss auf die Erhöhung der Spinellhärte.

Stresszustand

Unter Spannungszustand versteht man die Auswirkung von Spannungszustand, -stärke und -richtung auf die mechanischen Eigenschaften des Materials.

Wenn Druck auf die Oberfläche oder Kontaktfläche des Materials ausgeübt wird, ändern sich die Festigkeit und Richtung der Kristallstruktur des Spinells, wodurch seine Oberfläche härter wird und dadurch die Härte des Spinells zunimmt.

Darüber hinaus verändert sich bei der Bearbeitung oder dem chemischen Ätzen auch der Spannungszustand der Oberfläche des Spinellkristalls, wodurch die Oberfläche dichter wird und die Härte des Spinells zunimmt.

 

 

 

 

 

 

 

 

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