रीढ़ की हड्डी की उच्च कठोरता के कारण
स्पिनल की क्रिस्टल संरचना एक वर्गाकार क्रिस्टल प्रणाली है, और प्रत्येक स्पिनल कोशिका में आठ क्यूबिक ऑक्साइड और एक ऑक्टाहेड्रल ऑक्साइड होता है। ऑक्टाहेड्रल ऑक्साइड का व्यास क्यूबिक ऑक्साइड से बड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप अन्य क्रिस्टल की तुलना में सेल का आयतन बड़ा होता है।
कोशिका के आयतन में वृद्धि से स्पिनल के परमाणुओं के बीच का अंतर बड़ा हो जाता है और रासायनिक बंधन अधिक शिथिल हो जाते हैं, जिससे स्पिनल में कठोरता अधिक हो जाती है।
साथ ही, स्पिनल जाली बिंदुओं में उच्च स्तर की समरूपता दिखाता है, और क्रिस्टल संरचना बहुत स्थिर होती है और विरूपण या विकृत होने का खतरा नहीं होता है, जो स्पिनल की कठोरता के लिए भी अनुकूल है।
बंधी हुई संरचना
स्पिनल में बहुत मजबूत बंधन बल होता है, और इसकी बंधन संरचना टेट्राहेड्रल और ऑक्टाहेड्रल समन्वय की मिश्रित संरचना होती है, टेट्राहेड्रल पक्ष की लंबाई 0.5 एनएम है, और ऑक्टाहेड्रोन का व्यास 1 एनएम है।
चूँकि ऑक्टाहेड्रल ऑक्साइड का व्यास टेट्राहेड्रल ऑक्साइड से बड़ा होता है, यह आसपास के ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ मजबूत समन्वय बंधन बना सकता है, जिससे बंधन बल बढ़ जाता है।
इसके अलावा, स्पिनल में बंधन बल रासायनिक बंधन और आयनिक बंधन की दोहरी कार्रवाई से भी प्रभावित होता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन बादल एक मजबूत संपर्क बनाने के लिए ओवरलैप होता है, जबकि आयनिक बंधन कंपित व्यवस्था के माध्यम से अधिक स्थिर क्रिस्टल संरचना बना सकता है वही आयन.
रासायनिक संरचना
स्पिनल की कठोरता रासायनिक संरचना से भी प्रभावित होती है, सामान्य तौर पर, अधिकांश स्पिनल में एल्यूमीनियम होता है, और लोहा स्पिनल की कठोरता को कम कर देगा, जिसके परिणामस्वरूप भंगुरता में वृद्धि होगी।
इसके अलावा, स्पिनेल में अन्य धातु तत्व भी होते हैं, जैसे तांबा, जस्ता, मैग्नीशियम, आदि, उनके संयोजन से एक हाइब्रिड बन सकता है, जिससे स्पिनेल की स्थिरता और कठोरता बढ़ जाती है।
बेशक, विभिन्न रासायनिक संरचनाएं स्पिनल के रंग, अपवर्तक सूचकांक और अन्य गुणों को भी प्रभावित करती हैं, जिन्हें यहां दोहराया नहीं जाएगा।
क्रिस्टल दोष इस तथ्य के कारण होते हैं कि स्पिनल कोशिकाओं में परमाणु पूरी तरह से नहीं भरे जा सकते हैं। ये दोष क्रिस्टल की सतह पर या फोनन सिस्टम में सक्रिय होते हैं, जो इसकी परमाणु संरचना को विरूपण, विकृति, अव्यवस्था आदि से प्रभावित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्पिनल की क्रिस्टल संरचना अधिक जटिल हो जाती है और कठोरता बढ़ जाती है।
स्पिनल में सामान्य क्रिस्टल दोष, जैसे एरोबिक रिक्ति, लौह हस्तक्षेप, ऑक्सीजन मैट्रिक्स दोष और गैर-संतुलन क्षति, स्पिनल कठोरता की वृद्धि पर एक निश्चित प्रभाव डालते हैं।
तनाव की स्थिति
तनाव की स्थिति सामग्री के यांत्रिक गुणों पर तनाव की स्थिति, शक्ति और दिशा के प्रभाव को संदर्भित करती है।
जब सामग्री की सतह या संपर्क सतह पर दबाव डाला जाता है, तो स्पिनल की क्रिस्टल संरचना की ताकत और दिशा बदल जाएगी, जिससे इसकी सतह सख्त हो जाएगी, जिससे स्पिनल की कठोरता बढ़ जाएगी।
इसके अलावा, मशीनिंग या रासायनिक नक़्क़ाशी की प्रक्रिया में, स्पिनल क्रिस्टल की सतह की तनाव स्थिति भी बदल जाएगी, जिससे सतह अधिक घनी हो जाएगी और स्पिनल की कठोरता बढ़ जाएगी।
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