Mineral qattiqligini qanday o'lchash mumkin
Pendahuluan
Mineral qattiqligi geologiya va mineralogiyada muhim fizik xususiyatdir. Bu xususiyat mineralning tirnalishga yoki aşınmaya chidamliligi bilan bog'liq. Mineral qattiqligini o'lchash aniq natijalarga erishish uchun turli usullar va tegishli vositalarni talab qiladigan jarayondir. Ushbu maqolada mineral qattiqligini o'lchashning turli usullari, masalan, Mohs shkalasi kabi standart usullardan tortib, Vickers qattiqlik sinovi kabi murakkabroq usullargacha muhokama qilinadi.
Mohs shkalasi: Asosiy usul
Mineral qattiqligini o'lchashning eng oddiy va eng mashhur usullaridan biri bu Mohs shkalasi. 1812-yilda mineralog Fridrix Mohs tomonidan joriy etilgan Mohs shkalasi minerallarni tirnalish yoki boshqa minerallar tomonidan tirnalish qobiliyatiga qarab tartiblaydi. Shkala 10 ta ma'lumotnoma minerallaridan iborat bo'lib, ularga 1 dan (eng yumshoq mineral, talk) 10 gacha (eng qattiq mineral, olmos) qattiqlik raqami berilgan.
Mohs shkalasidan foydalanish bosqichlari:
1. Namunani tayyorlang: Sinovdan o'tkazmoqchi bo'lgan mineralni tanlang va sirt toza va natijalarga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan ifloslanishlardan xoli ekanligiga ishonch hosil qiling.
2. Malumotnoma identifikatsiyasi: Mohs shkalasidan talk (1), gips (2), kaltsit (3), fluorit (4), apatit (5), dala shpati (6), kvarts (7), topaz (8), korund (9) va olmos (10) ni o'z ichiga olgan ma'lumotnoma minerallari to'plamini tayyorlang.
3. Chizish sinovini o'tkazing: Sinov qilinayotgan namunaga mos yozuvlar mineralini ishqalang. Agar mos yozuvlar minerali namunani tirnasa, unda namunaning qattiqligi mos yozuvlar mineralining qattiqligidan pastroq. Agar yo'q bo'lsa, unda namunaning qattiqligi yuqoriroq bo'ladi.
4. Natijalarni yozib oling: Chizish sinovi natijalariga asoslanib, namunangiz Mohs shkalasi bo'yicha qayerga tushishini aniqlang.
Namunaviy holat:
Agar kaltsit (qattiqlik 3) namunangizni tirnasa, lekin fluorit (qattiqlik 4) namunangizni tirnay olmasa, mineralingizning qattiqligi Mohs shkalasi bo'yicha 3 dan 4 gacha.
Bu usul soddaligi tufayli juda mashhur, ammo u, ayniqsa, oraliq qattiqlik qiymatlarida aniqlik va aniqlik jihatidan cheklovlarga ham ega.
Vickers qattiqlik sinovi
Vickers usuli mineral qattiqligini yanada batafsil va aniq o'lchash uchun qo'llaniladigan ilg'or usuldir. Bu usul olmos piramidasini mineral yuzasiga ma'lum bir kuch bilan bosishni o'z ichiga oladi. Keyin hosil bo'lgan tirnalish chuqurligi yoki kengligi Vickers qattiqligini (HV) aniqlash uchun o'lchanadi.
Vickers usulidan foydalanish bosqichlari:
1. Namunani tayyorlang: Mineral namunani yuzasi juda silliq bo'lguncha kesib oling va sayqallang.
2. Vickers sinov vositasini tayyorlang: Ushbu vosita odatda egrilikni o'lchash uchun olmos piramidasi va mikroskopdan iborat.
3. Bosim sinovini o'tkazing: Olmos piramidasini mineral yuzasiga ma'lum bir kuch bilan bosing va uni ma'lum vaqt ushlab turing.
4. Egri chiziqni o'lchang: Sinov vositasi bilan birlashtirilgan mikroskop yordamida hosil bo'lgan egri chiziqning diametrini o'lchang.
5. Vickers qattiqligini hisoblang: Qattiqlikni hisoblash uchun Vickers usuli bilan berilgan formuladan foydalaning. Vickers qattiqligini HV = 1.854 F/D² sifatida ifodalash mumkin, bu yerda F - kilogramm-kuchda (kgf) siqish kuchi va D - chuqurchaning diametri millimetrda.
Brinell qattiqlik sinovi
Brinell usuli asosan yumshoqroq yoki mo'rtroq materiallar uchun qo'llaniladigan yana bir usuldir. Ushbu tizim material yuzasiga ma'lum bir kuch bilan bosilgan po'lat yoki karbid shardan foydalanadi. Olingan chuqurcha diametri Brinell qattiqligi (HB) qiymatini aniqlash uchun o'lchanadi.
Brinell usulidan foydalanish bosqichlari:
1. Namunani tayyorlang: Mineral yuzasi tekis va ifloslanishdan xoli bo'lishi kerak.
2. Brinell sinov uskunasini tayyorlang: Odatda chuqurchani o'lchash uchun po'lat shar va mikroskopdan iborat.
3. Bosim sinovini o'tkazing: Po'lat sharni mineral yuzasiga ma'lum bir kuch bilan bosing va uni ma'lum vaqt ushlab turing.
4. Egri chiziqni o'lchang: Mikroskop yordamida egri chiziqning diametrini aniq o'lchang.
5. Brinell qattiqligini hisoblang: HB = 2F / (πD(D – sqrt(D² – d²))) formulasidan foydalaning, bu yerda F - nyutonlardagi siqish kuchi, D - sinov sharining diametri va d - chuqurchaning diametri.
Qo'shimcha texnikalar
Yuqorida aytib o'tilgan usullardan tashqari, mineral qattiqligini o'lchashning yana bir qancha usullari mavjud, masalan, Knoop usuli, Rokvell usuli va nanoindentatsiya yordamida mikroqattiqlikni sinash. Har bir usulning o'z afzalliklari va cheklovlari bor, ammo ularning barchasi yuqori darajadagi aniqlik va tafsilotlarga ega ma'lumotlarni ishlab chiqarishga qaratilgan.
Knoop usuli
Knoop qattiqlik sinovi (KNP) Vickers usuliga o'xshash usul bo'lib, lekin uchburchak piramidal chuqurchadan foydalanadi. Bu usul ko'pincha juda yupqa yoki mo'rt materiallarni sinash uchun ishlatiladi.
Rokvell usuli
Rokvell qattiqlik sinovi - bu yuk ostida materialga kirish chuqurligini o'lchash uchun sharsimon yoki konussimon chuqurchadan foydalanadigan usul. Qiymat kuch qo'llanilishidan oldin va keyin chuqurchaning kirish chuqurligini taqqoslash orqali hisoblanadi.
Nano indentatsiya
Zamonaviy va murakkabroq usul, nanoindentatsiya, materiallarning mexanik xususiyatlarini nanoskalada o'lchash uchun juda kichik indenterdan foydalanishni o'z ichiga oladi. Bu usul minerallarning mikrostrukturaviy xususiyatlarini o'rganish uchun juda foydali.
Xulosa
Mineral qattiqligini o'lchash geologiya va mineralogiyaning muhim jihatidir. Qattiqlikni o'lchash usullari Mohs shkalasi kabi oddiy texnikalardan tortib, Vickers, Brinell va Knoop qattiqlik sinovlari kabi ilg'or texnikalargacha bo'lgan masofani bosib o'tadi. Usulni tanlash sinovdan o'tkazilayotgan mineral turiga va kerakli aniqlik darajasiga bog'liq. Ushbu texnikalarni o'zlashtirish orqali olimlar va texniklar minerallarning fizik xususiyatlarini ilmiy tadqiqotlardan tortib sanoatgacha bo'lgan turli xil qo'llanmalar uchun tushunishlari va ulardan foydalanishlari mumkin.
