Zirkonia heeft over het algemeen drie kristalvormen: monokliene ZrO2(m-ZrO2), tetragonaal zirkonia (t-ZrO2) en kubieke ZrO2(c-ZrO2). Onder 1170 graden is de stabiele temperatuur van m-ZrO2, en de dichtheid is 5,68g cm-3; 1170 graden tot 2370 graden is het stabiele bereik van t-ZrO2, en de dichtheid is 6,10g cm-3; 2370 graden tot 2680 graden is het stabiele bereik van c-ZrO2heeft een dichtheid van 6,27g·cm-3. Door veranderingen in externe omstandigheden kunnen de kristalvormen van zirkonia in elkaar worden omgezet. Bij 1100 ~ 1200 graden, m-ZrO2zal worden omgezet in t-ZrO2; t-ZrO2 wordt omgezet in c-ZrO2op ongeveer 2370 graden; De vorming van kernen is moeilijk, wat resulteert in een vertraging in de transformatietemperatuur, en wordt over het algemeen omgezet in m-ZrO2bij 850 ~ 1000 graden. De relatie tussen ZrO2kristaltransformatie wordt uitgedrukt als: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2oplossing.
Harding van zirkonia in vuurvaste materialen
ZrO toevoegen2om de prestaties van het originele vuurvaste materiaal te verbeteren, vooral om de thermische schokstabiliteit te verbeteren, is onlosmakelijk verbonden met het taaimakende effect van ZrO2. Er zijn veel theorieën over het taaiheidsmechanisme van ZrO2, en de volgende worden momenteel herkend.
1. Stress-geïnduceerde fasetransformatieharding
ZrO2in de vuurvaste matrix zal bestaan in de vorm van t-ZrO2bij de baktemperatuur; wanneer afgekoeld, zal het transformeren in m-ZrO2, vergezeld van een volumegroei van 7 procent . Maar beperkt door de omringende matrix, de overgangstemperatuur van t-ZrO2naar m-ZrO2druppels. Door deze wijziging aan te brengen in de eigenschappen van de matrix, t-ZrO2kan op kamertemperatuur worden gehouden. De overgang van t-ZrO2naar m-ZrO2wordt alleen getriggerd als de matrix rond ZrO2vermindert het opsluitingseffect als gevolg van externe kracht. De externe energie wordt verbruikt als gevolg van de fasetransformatie, om de taaiheid van het materiaal te bereiken.
2. Microscheurharden
In het composietmateriaal dat ZrO bevat2, als de deeltjesgrootte van t-ZrO2groter is dan de kritische diameter, de volume-uitbreiding die wordt gegenereerd wanneer t-ZrO2transformeert in m-ZrO2zal meer microscheurtjes veroorzaken in de buurt van m-ZrO2. Wanneer de hoofdscheur wordt blootgesteld aan thermische spanning of andere externe krachten, zal een deel van de energie worden verbruikt bij het tegenkomen van deze microscheuren, waardoor de energie die nodig is om de hoofdscheur tot op zekere hoogte uit te zetten, toeneemt, waardoor het materiaal harder wordt.
3. Scheurdoorbuiging en buigversteviging
In meerfasige materialen, als gevolg van de mismatch tussen de verschillende fasen, zal de hoofdscheur tot op zekere hoogte hellen en tot op zekere hoogte worden afgebogen bij het passeren van de deeltjes van de tweede fase, waardoor de afstand van scheurvoortplanting wordt verlengd, wat meer aandrijfkracht zal verbruiken die nodig is voor scheurvoortplanting , om het taaimakende effect op het materiaal te bereiken. Het hardingsmechanisme van zirkoniumoxide is zeer gecompliceerd, maar het is zeker dat het met zirkoniumoxide geharde materiaal in ieder geval het resultaat is van de gelijktijdige werking van de twee bovengenoemde verschillende hardingsmechanismen.
