Raisons de la dureté élevée du spinelle
La structure cristalline du spinelle est un système cristallin carré et chaque cellule du spinelle contient huit oxydes cubiques et un oxyde octaédrique. L'oxyde octaédrique a un diamètre plus grand que l'oxyde cubique, ce qui entraîne un volume cellulaire plus grand que les autres cristaux.
L'augmentation du volume de la cellule rend l'espacement des atomes du spinelle plus grand et les liaisons chimiques plus détendues, ce qui confère au spinelle une dureté plus élevée.
Dans le même temps, le spinelle présente un degré élevé de symétrie dans les points du réseau et la structure cristalline est très stable et non sujette à la distorsion ou à la déformation, ce qui favorise également la dureté du spinelle.
Structure collée
Le spinelle a une force de liaison très forte et sa structure de liaison est une structure mixte de coordination tétraédrique et octaédrique, la longueur du côté tétraédrique est de 0,5 nm et le diamètre de l'octaèdre est de 1 nm.
Étant donné que l'oxyde octaédrique a un diamètre plus grand que l'oxyde tétraédrique, il peut former des liaisons de coordination plus fortes avec les atomes d'oxygène environnants, amplifiant ainsi la force de liaison.
De plus, la force de liaison dans le spinelle est également affectée par la double action de la liaison chimique et de la liaison ionique, dans laquelle le nuage électronique se chevauche pour former une forte interaction, tandis que la liaison ionique peut former une structure cristalline plus stable grâce à la disposition décalée des éléments. mêmes ions.
Composition chimique
La dureté du spinelle est également affectée par la composition chimique. En général, la plupart des spinelles contiennent de l'aluminium et le fer réduira la dureté du spinelle, entraînant une augmentation de la fragilité.
De plus, le spinelle contient d'autres éléments métalliques, tels que le cuivre, le zinc, le magnésium, etc., leur ajout peut former un hybride, augmentant la stabilité et la dureté du spinelle.
Bien entendu, différentes compositions chimiques affectent également la couleur, l'indice de réfraction et d'autres propriétés du spinelle, qui ne seront pas répétées ici.
Les défauts cristallins sont causés par le fait que les atomes des cellules spinelles ne peuvent pas être complètement remplis. Ces défauts sont activés à la surface du cristal ou dans le système de phonons, ce qui peut affecter sa structure atomique par une distorsion, une déformation, une luxation, etc., entraînant une structure cristalline plus complexe du spinelle et une dureté accrue.
Les défauts cristallins courants du spinelle, tels que la lacune aérobie, l'interférence du fer, le défaut de la matrice d'oxygène et les dommages hors équilibre, ont un certain effet sur l'augmentation de la dureté du spinelle.
État de stress
L'état de contrainte fait référence à l'effet de l'état de contrainte, de la résistance et de la direction sur les propriétés mécaniques du matériau.
Lorsqu'une pression est appliquée sur la surface ou la surface de contact du matériau, la résistance et la direction de la structure cristalline du spinelle changent, rendant sa surface plus dure, augmentant ainsi la dureté du spinelle.
De plus, lors du processus d'usinage ou de gravure chimique, l'état de contrainte de la surface du cristal spinelle changera également, rendant ainsi la surface plus dense et augmentant la dureté du spinelle.
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