Sebab Kekerasan Spinel yang Tinggi
Struktur kristal spinel ialah sistem kristal segi empat sama, dan setiap sel spinel mengandungi lapan oksida padu dan satu oksida oktahedral. Oksida oktahedral mempunyai diameter yang lebih besar daripada oksida padu, menghasilkan isipadu sel yang lebih besar daripada kristal lain.
Peningkatan dalam isipadu sel menjadikan jarak atom spinel lebih besar dan ikatan kimia lebih santai, yang menjadikan spinel mempunyai kekerasan yang lebih tinggi.
Pada masa yang sama, spinel menunjukkan tahap simetri yang tinggi dalam titik kekisi, dan struktur kristal sangat stabil dan tidak terdedah kepada herotan atau meledingkan, yang juga kondusif kepada kekerasan spinel.
Struktur terikat
Spinel mempunyai daya ikatan yang sangat kuat, dan struktur ikatannya ialah struktur campuran koordinasi tetrahedral dan oktahedral, panjang sisi tetrahedral ialah 0.5 nm, dan diameter octahedron ialah 1 nm.
Oleh kerana oksida oktahedral mempunyai diameter yang lebih besar daripada oksida tetrahedral, ia boleh membentuk ikatan koordinasi yang lebih kuat dengan atom oksigen di sekeliling, dengan itu menguatkan daya ikatan.
Selain itu, daya ikatan dalam spinel juga dipengaruhi oleh tindakan berganda ikatan kimia dan ikatan ionik, di mana awan elektron bertindih untuk membentuk interaksi yang kuat, manakala ikatan ionik boleh membentuk struktur kristal yang lebih stabil melalui susunan berperingkat-peringkat ion yang sama.
Komposisi kimia
Kekerasan spinel juga dipengaruhi oleh komposisi kimia, secara amnya, kebanyakan spinel mengandungi aluminium, dan besi akan mengurangkan kekerasan spinel, mengakibatkan peningkatan kerapuhan.
Di samping itu, terdapat unsur logam lain dalam spinel, seperti tembaga, zink, magnesium, dan lain-lain, penambahan mereka boleh membentuk hibrid, meningkatkan kestabilan dan kekerasan spinel.
Sudah tentu, komposisi kimia yang berbeza juga mempengaruhi warna, indeks biasan dan sifat lain spinel, yang tidak akan diulang di sini.
Kecacatan kristal disebabkan oleh fakta bahawa atom dalam sel spinel tidak dapat diisi sepenuhnya. Kecacatan ini diaktifkan pada permukaan kristal atau dalam sistem fonon, yang boleh menyebabkan struktur atomnya terjejas oleh herotan, meledingkan, terkehel, dan lain-lain, mengakibatkan struktur kristal spinel yang lebih kompleks dan kekerasan meningkat.
Kecacatan kristal biasa dalam spinel, seperti kekosongan aerobik, gangguan besi, kecacatan matriks oksigen dan kerosakan bukan keseimbangan, mempunyai kesan tertentu ke atas peningkatan kekerasan spinel.
Keadaan tekanan
Keadaan tegasan merujuk kepada kesan keadaan tegasan, kekuatan dan arah ke atas sifat mekanikal bahan.
Apabila tekanan dikenakan pada permukaan atau permukaan sentuhan bahan, kekuatan dan arah struktur kristal spinel akan berubah, menjadikan permukaannya lebih keras, dengan itu meningkatkan kekerasan spinel.
Selain itu, dalam proses pemesinan atau etsa kimia, keadaan tegasan permukaan kristal spinel juga akan berubah, sekali gus menjadikan permukaan lebih tumpat dan meningkatkan kekerasan spinel.
JIYGO REFRACTORY & ABRASIVE LIMITED