Raons de l'alta duresa de l'espinela

 

L'estructura cristal·lina de l'espinela és un sistema cristal·lí quadrat, i cada cèl·lula d'espinel conté vuit òxids cúbics i un òxid octaèdric. L'òxid octaèdric té un diàmetre més gran que l'òxid cúbic, donant lloc a un volum cel·lular més gran que altres cristalls.

L'augment del volum de la cèl·lula fa que l'espai entre els àtoms de l'espinela sigui més gran i els enllaços químics més relaxats, la qual cosa fa que l'espinela tingui una major duresa.

Al mateix temps, l'espinel mostra un alt grau de simetria en els punts de la gelosia, i l'estructura cristal·lina és molt estable i no propensa a la distorsió ni a la deformació, cosa que també afavoreix la duresa de l'espinela.

Estructura lligada

L'espinela té una força d'enllaç molt forta i la seva estructura d'enllaç és una estructura mixta de coordinació tetraèdrica i octaèdrica, la longitud del costat tetraèdric és de 0,5 nm i el diàmetre de l'octaedre és d'1 nm.

Com que l'òxid octaèdric té un diàmetre més gran que l'òxid tetraèdric, pot formar enllaços de coordinació més forts amb els àtoms d'oxigen circumdants, amplificant així la força d'enllaç.

A més, la força d'enllaç a l'espinela també es veu afectada per la doble acció de l'enllaç químic i l'enllaç iònic, en què el núvol d'electrons se solapa per formar una forta interacció, mentre que l'enllaç iònic pot formar una estructura cristal·lina més estable mitjançant la disposició esglaonada del mateixos ions.

Composició química

La duresa de l'espinela també es veu afectada per la composició química, en general, la majoria de l'espinel conté alumini i el ferro reduirà la duresa de l'espinela, donant lloc a un augment de la fragilitat.

A més, hi ha altres elements metàl·lics a l'espinela, com ara coure, zinc, magnesi, etc., la seva addició pot formar un híbrid, augmentant l'estabilitat i la duresa de l'espinela.

Per descomptat, diferents composicions químiques també afecten el color, l'índex de refracció i altres propietats de l'espinela, que no es repetiran aquí.

Els defectes de cristall són causats pel fet que els àtoms de les cèl·lules de l'espinel no es poden omplir completament. Aquests defectes s'activen a la superfície del cristall o al sistema fonònic, la qual cosa pot fer que la seva estructura atòmica es vegi afectada per la distorsió, la deformació, la dislocació, etc., donant lloc a una estructura cristal·lina més complexa de l'espinela i una major duresa.

Els defectes de cristall habituals de l'espinela, com ara la vacant aeròbica, la interferència del ferro, el defecte de la matriu d'oxigen i el dany no equilibrat, tenen un cert efecte sobre l'augment de la duresa de l'espinela.

Estat d'estrès

L'estat de tensió fa referència a l'efecte de l'estat de tensió, la força i la direcció sobre les propietats mecàniques del material.

Quan s'aplica pressió a la superfície o a la superfície de contacte del material, la força i la direcció de l'estructura cristal·lina de l'espinel canviaran, fent que la seva superfície sigui més dura, augmentant així la duresa de l'espinela.

A més, en el procés de mecanitzat o gravat químic, l'estat d'estrès de la superfície del cristall d'espinel també canviarà, fent que la superfície sigui més densa i augmentant la duresa de l'espinela.

 

 

 

 

 

 

 

 

JIYGO REFRACTARI I ABRASIUS LIMITADA