Alasan Tingginya Kekerasan Spinel

 

Struktur kristal spinel adalah sistem kristal persegi, dan setiap sel spinel mengandung delapan oksida kubik dan satu oksida oktahedral. Oksida oktahedral memiliki diameter lebih besar dibandingkan oksida kubik, sehingga menghasilkan volume sel yang lebih besar dibandingkan kristal lainnya.

Peningkatan volume sel membuat jarak atom spinel semakin besar dan ikatan kimia menjadi lebih longgar sehingga menjadikan spinel memiliki kekerasan yang lebih tinggi.

Pada saat yang sama, spinel menunjukkan tingkat simetri yang tinggi pada titik kisi, dan struktur kristalnya sangat stabil dan tidak rentan terhadap distorsi atau lengkungan, yang juga berkontribusi terhadap kekerasan spinel.

Struktur terikat

Spinel mempunyai daya rekat yang sangat kuat, dan struktur ikatannya merupakan struktur campuran koordinasi tetrahedral dan oktahedral, panjang sisi tetrahedral adalah 0,5 nm, dan diameter oktahedron adalah 1 nm.

Karena oksida oktahedral memiliki diameter lebih besar daripada oksida tetrahedral, oksida oktahedral dapat membentuk ikatan koordinasi yang lebih kuat dengan atom oksigen di sekitarnya, sehingga memperkuat gaya ikatan.

Selain itu, gaya ikatan pada spinel juga dipengaruhi oleh aksi ganda ikatan kimia dan ikatan ionik, dimana awan elektron saling tumpang tindih sehingga membentuk interaksi yang kuat, sedangkan ikatan ionik dapat membentuk struktur kristal yang lebih stabil melalui susunan terhuyung-huyung. ion yang sama.

Komposisi kimia

Kekerasan spinel juga dipengaruhi oleh komposisi kimianya, pada umumnya sebagian besar spinel mengandung aluminium, dan besi akan menurunkan kekerasan spinel sehingga mengakibatkan peningkatan kerapuhan.

Selain itu, terdapat unsur logam lain pada spinel, seperti tembaga, seng, magnesium, dll, penambahannya dapat membentuk hibrida sehingga meningkatkan kestabilan dan kekerasan spinel.

Tentu saja, komposisi kimia yang berbeda juga mempengaruhi warna, indeks bias, dan sifat spinel lainnya, yang tidak akan terulang di sini.

Cacat kristal disebabkan oleh fakta bahwa atom-atom dalam sel spinel tidak dapat terisi penuh. Cacat ini diaktifkan pada permukaan kristal atau sistem fonon, yang dapat membuat struktur atomnya terpengaruh oleh distorsi, lengkungan, dislokasi, dll., mengakibatkan struktur kristal spinel menjadi lebih kompleks dan kekerasannya meningkat.

Cacat kristal yang umum pada spinel, seperti kekosongan aerobik, gangguan besi, cacat matriks oksigen, dan kerusakan non-kesetimbangan, mempunyai pengaruh tertentu pada peningkatan kekerasan spinel.

Keadaan stres

Keadaan tegangan mengacu pada pengaruh keadaan tegangan, kekuatan dan arah pada sifat mekanik material.

Ketika tekanan diberikan pada permukaan atau permukaan kontak material, kekuatan dan arah struktur kristal spinel akan berubah sehingga permukaannya menjadi lebih keras sehingga meningkatkan kekerasan spinel.

Selain itu, pada proses pemesinan atau etsa kimia, keadaan tegangan pada permukaan kristal spinel juga akan berubah, sehingga membuat permukaan menjadi lebih padat dan meningkatkan kekerasan dari spinel.

 

 

 

 

 

 

 

 

JIYGO REFRAKTORI & ABRASIF TERBATAS