როგორ გავზომოთ მინერალის სიმტკიცე

როგორ გავზომოთ მინერალური სიმტკიცე

პენდაჰულუანი

მინერალის სიმტკიცე გეოლოგიასა და მინერალოლოგიაში მნიშვნელოვანი ფიზიკური თვისებაა. ეს თვისება დაკავშირებულია მინერალის მდგრადობასთან ნაკაწრების ან აბრაზიის მიმართ. მინერალის სიმტკიცის გაზომვა არის პროცესი, რომელიც ზუსტი შედეგების მისაღებად სხვადასხვა მეთოდსა და შესაბამის ინსტრუმენტებს მოითხოვს. ამ სტატიაში განხილული იქნება მინერალის სიმტკიცის გაზომვის სხვადასხვა მეთოდი, სტანდარტული მეთოდებიდან, როგორიცაა მოჰსის შკალა, უფრო დახვეწილ ტექნიკებამდე, როგორიცაა ვიკერსის სიმტკიცის ტესტი.

მოჰსის შკალა: ძირითადი მეთოდი

მინერალის სიმტკიცის გაზომვის ერთ-ერთი უმარტივესი და ყველაზე ცნობილი მეთოდი მოჰსის სკალაა. მინერალოლოგმა ფრიდრიხ მოჰსმა 1812 წელს შემოიღო მოჰსის სკალა, რომელიც მინერალებს აფასებს მათი სხვა მინერალების მიერ დაკაწვრის ან დაკაწვრის უნარის მიხედვით. სკალა შედგება 10 საცნობარო მინერალისგან, რომლებსაც ენიჭებათ სიმტკიცის ნომერი 1-დან (ყველაზე რბილი მინერალი, ტალკი) 10-მდე (ყველაზე მყარი მინერალი, ბრილიანტი).

მოჰსის შკალის გამოყენების ნაბიჯები:

1. ნიმუშის მომზადება: აირჩიეთ მინერალი, რომლის ტესტირებაც გსურთ და დარწმუნდით, რომ ზედაპირი სუფთაა და არ შეიცავს დაბინძურებას, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს შედეგებზე.

2. საცნობარო იდენტიფიკაცია: მოამზადეთ საცნობარო მინერალების ნაკრები მოჰსის შკალით, რომელიც მოიცავს ტალკს (1), თაბაშირს (2), კალციტს (3), ფტორიტს (4), აპატიტს (5), ფელდსპარს (6), კვარცს (7), ტოპაზს (8), კორუნდს (9) და ბრილიანტს (10).

3. ჩაატარეთ ნაკაწრის ტესტი: შეიზილეთ საცნობარო მინერალი შესამოწმებელ ნიმუშზე. თუ საცნობარო მინერალი აკაწრავს ნიმუშს, მაშინ ნიმუშის სიმტკიცე საცნობარო მინერალის სიმტკიცეზე დაბალია. თუ არა, მაშინ ნიმუშის სიმტკიცე უფრო მაღალია.

4. შედეგების ჩაწერა: ნულიდან ტესტის შედეგების მიხედვით, განსაზღვრეთ, სად მდებარეობს თქვენი ნიმუში მოჰსის შკალაზე.

მაგალითი:

თუ კალციტი (სიმტკიცე 3) აკაწრავს თქვენს ნიმუშს, მაგრამ ფტორიტი (სიმტკიცე 4) ვერ აკაწრავს თქვენს ნიმუშს, თქვენი მინერალის სიმტკიცე მოჰსის შკალით 3-დან 4-მდეა.

ეს მეთოდი ძალიან პოპულარულია მისი სიმარტივის გამო, მაგრამ მას ასევე აქვს შეზღუდვები, განსაკუთრებით სიზუსტისა და სიზუსტის თვალსაზრისით საშუალო სიმტკიცის მნიშვნელობებზე.

ვიკერსის სიმტკიცის ტესტი

ვიკერსის მეთოდი არის მოწინავე ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება მინერალის სიმტკიცის უფრო დეტალურად და ზუსტად გასაზომად. ეს მეთოდი გულისხმობს ბრილიანტის პირამიდის მინერალის ზედაპირზე სპეციფიკური ძალით დაწნეხვას. შედეგად მიღებული ნაკაწრის სიღრმე ან სიგანე შემდეგ იზომება ვიკერსის სიმტკიცის (HV) დასადგენად.

ვიკერსის მეთოდის გამოყენების ეტაპები:

1. ნიმუშის მომზადება: მინერალური ნიმუში დაჭერით და გააპრიალეთ ზედაპირის ძალიან გლუვ მიღებამდე.

2. მოამზადეთ ვიკერსის სატესტო ინსტრუმენტი: ეს ინსტრუმენტი, როგორც წესი, შედგება ბრილიანტის პირამიდისა და მიკროსკოპისგან სიმრუდის გასაზომად.

3. წნევის ტესტის ჩატარება: გარკვეული ძალით დააჭირეთ ბრილიანტის პირამიდა მინერალის ზედაპირზე და გააჩერეთ გარკვეული დროის განმავლობაში.

4. მრუდის გაზომვა: მიღებული მრუდის დიამეტრი გაზომეთ სატესტო ხელსაწყოსთან ინტეგრირებული მიკროსკოპის გამოყენებით.

5. ვიკერსის სიმტკიცის გამოთვლა: სიმტკიცის გამოსათვლელად გამოიყენეთ ვიკერსის მეთოდით მოცემული ფორმულა. ვიკერსის სიმტკიცე შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: HV = 1.854 F/D², სადაც F არის შეკუმშვის ძალა კილოგრამებში (კგფ) და D არის ჩაღრმავების დიამეტრი მილიმეტრებში.

ბრინელის სიმტკიცის ტესტი

ბრინელის მეთოდი კიდევ ერთი ტექნიკაა, რომელიც ძირითადად უფრო რბილი ან უფრო მყიფე მასალებისთვის გამოიყენება. ეს სისტემა იყენებს ფოლადის ან კარბიდის ბურთულას, რომელიც მასალის ზედაპირზე სპეციფიკური ძალით არის დაჭერილი. შედეგად მიღებული ჩაღრმავების დიამეტრი იზომება ბრინელის სიმტკიცის (HB) მნიშვნელობის დასადგენად.

ბრინელის მეთოდის გამოყენების ნაბიჯები:

1. ნიმუშის მომზადება: მინერალის ზედაპირი უნდა იყოს ბრტყელი და დაბინძურებისგან თავისუფალი.

2. მოამზადეთ ბრინელის სატესტო აღჭურვილობა: როგორც წესი, იგი შედგება ფოლადის ბურთისა და ჩაღრმავების გასაზომი მიკროსკოპისგან.

3. წნევის ტესტის ჩატარება: გარკვეული ძალით დააჭირეთ ფოლადის ბურთულას მინერალის ზედაპირზე და გააჩერეთ გარკვეული დროის განმავლობაში.

4. მრუდის გაზომვა: მიკროსკოპის გამოყენებით ზუსტად გაზომეთ მრუდის დიამეტრი.

5. ბრინელის სიმტკიცის გამოთვლა: გამოიყენეთ ფორმულა HB = 2F / (πD(D – sqrt(D² – d²))), სადაც F არის შეკუმშვის ძალა ნიუტონებში, D არის სატესტო ბურთის დიამეტრი და d არის ჩაღრმავების დიამეტრი.

დამატებითი ტექნიკები

უკვე ნახსენები მეთოდების გარდა, მინერალის სიმტკიცის გასაზომად არსებობს კიდევ რამდენიმე ტექნიკა, როგორიცაა კნუპის მეთოდი, როკველის მეთოდი და მიკროსიმტკიცის ტესტირება ნანოინტენციის გამოყენებით. თითოეულ მეთოდს აქვს თავისი უპირატესობები და შეზღუდვები, მაგრამ ყველა მათგანი მიზნად ისახავს მაღალი ხარისხის სიზუსტითა და დეტალიზაციით მონაცემების მიღებას.

კნუპის მეთოდი

კნუპის სიმტკიცის ტესტი (KHN) ვიკერსის მეთოდის მსგავსი ტექნიკაა, მაგრამ სამკუთხა პირამიდული ჩაღრმავების გამოყენებით. ეს ტექნიკა ხშირად გამოიყენება ძალიან თხელი ან მყიფე მასალების შესამოწმებლად.

როკველის მეთოდი

როკველის სიმტკიცის ტესტი არის მეთოდი, რომელიც იყენებს სფერულ ან კონუსურ ჩამჭერს დატვირთვის ქვეშ მყოფ მასალაში შეღწევადობის სიღრმის გასაზომად. მნიშვნელობა გამოითვლება ჩამჭრელის შეღწევადობის სიღრმის შედარებით ძალის გამოყენებამდე და მის შემდეგ.

ნანო ჩაღრმავება

უფრო თანამედროვე და დახვეწილი მეთოდი, ნანოინდენტაცია, გულისხმობს ძალიან პატარა ინდენტერის გამოყენებას მასალების მექანიკური თვისებების ნანომასშტაბიან გაზომვაში. ეს ტექნიკა ძალიან სასარგებლოა მინერალების მიკროსტრუქტურული თვისებების შესასწავლად.

დასკვნა

მინერალური სიმტკიცის გაზომვა გეოლოგიისა და მინერალოგიის უმნიშვნელოვანესი ასპექტია. სიმტკიცის გაზომვის მეთოდები მოიცავს მარტივ ტექნიკებს, როგორიცაა მოჰსის შკალა, ვიკერსის, ბრინელის და კნუპის სიმტკიცის ტესტების მსგავსი მოწინავე ტექნიკებამდე. მეთოდის არჩევანი დამოკიდებულია შესამოწმებელი მინერალის ტიპსა და სიზუსტის სასურველ დონეზე. ამ ტექნიკის დაუფლებით, მეცნიერებსა და ტექნიკოსებს შეუძლიათ გაიგონ და გამოიყენონ მინერალების ფიზიკური თვისებები სხვადასხვა დანიშნულებით, სამეცნიერო კვლევიდან დაწყებული მრეწველობით დამთავრებული.