סיבות לקשיות הגבוהה של ספינל

 

המבנה הגבישי של ספינל הוא מערכת גבישים מרובעת, וכל תא ספינל מכיל שמונה תחמוצות מעוקבות ותחמוצת אוקטהדרלית אחת. לתחמוצת האוקטהדרלית קוטר גדול יותר מהתחמוצת הקובית, וכתוצאה מכך נפח תאים גדול יותר מאשר גבישים אחרים.

הגידול בנפח התא הופך את המרווח בין אטומי הספינל לגדול יותר ואת הקשרים הכימיים לרגועים יותר, מה שהופך את הספינל לקשיות גבוהה יותר.

יחד עם זאת, ספינל מראה רמה גבוהה של סימטריה בנקודות הסריג, ומבנה הגבישים מאוד יציב ואינו נוטה לעיוותים או עיוותים, מה שמסייע גם לקשיות הספינל.

מבנה מלוכד

לספינל יש כוח מליטה חזק מאוד, ומבנה הקשר שלו הוא מבנה מעורב של קואורדינציה טטרהדרלית ואוקטהדרלית, אורך הצד הטטרהדרלי הוא 0.5 ננומטר, וקוטר האוקטהדרון הוא 1 ננומטר.

מכיוון שלתחמוצת האוקטהדרלית קוטר גדול יותר מהתחמוצת הטטרהדרלית, היא יכולה ליצור קשרי קואורדינציה חזקים יותר עם אטומי החמצן שמסביב, ובכך להגביר את כוח הקשר.

בנוסף, כוח החיבור בספינל מושפע גם מהפעולה הכפולה של קשר כימי וקשר יוני, שבהם ענן האלקטרונים חופף ליצירת אינטראקציה חזקה, בעוד שקשר יוני יכול ליצור מבנה גבישי יציב יותר דרך הסידור המדורג של אותם יונים.

תרכובת כימית

קשיות הספינל מושפעת גם מההרכב הכימי, באופן כללי, רוב הספינל מכיל אלומיניום, וברזל יפחית את קשיות הספינל, וכתוצאה מכך עלייה בשבירות.

בנוסף, ישנם יסודות מתכתיים נוספים בספינל, כמו נחושת, אבץ, מגנזיום וכדומה, הוספתם יכולה ליצור הכלאה, להגביר את היציבות והקשיות של הספינל.

כמובן שהרכבים כימיים שונים משפיעים גם על הצבע, מקדם השבירה ותכונות אחרות של הספינל, שלא יחזרו כאן.

פגמי קריסטל נגרמים מהעובדה שלא ניתן למלא לחלוטין את האטומים בתאי הספינל. פגמים אלו מופעלים על פני הקריסטל או במערכת הפונונים, מה שעלול לגרום למבנה האטומי שלו להיות מושפע מעיוות, עיוות, נקע וכו', וכתוצאה מכך מבנה גבישי מורכב יותר של ספינל וקשיות מוגברת.

פגמי הגביש הנפוצים בספינל, כגון ריקנות אירובית, הפרעות ברזל, פגם במטריצת חמצן ונזקי אי שיווי משקל, משפיעים במידה מסוימת על עליית קשיות השדרה.

מצב לחץ

מצב מתח מתייחס להשפעה של מצב מתח, חוזק וכיוון על התכונות המכניות של החומר.

כאשר מופעל לחץ על פני השטח או משטח המגע של החומר, החוזק והכיוון של מבנה הגביש של הספינל ישתנו, מה שהופך את פני השטח שלו לקשה יותר, ובכך יגדיל את קשיות הספינל.

בנוסף, בתהליך של עיבוד שבבי או תחריט כימי ישתנה גם מצב הלחץ של פני השטח של גביש הספינל, ובכך יהפוך את פני השטח לדחוס יותר ויגדיל את קשיות הספינל.

 

 

 

 

 

 

 

 

JIYGO RFRACTORY & ABRASIVE LIMITED