Το ζιρκόνιο έχει γενικά τρεις κρυσταλλικές μορφές: μονοκλινικό ZrO2(m-ZrO2), τετραγωνική ζιρκονία (t-ZrO2) και κυβικό ZrO2(c-ZrO2). Κάτω από τους 1170 βαθμούς είναι η σταθερή θερμοκρασία του m-ZrO2, και η πυκνότητά του είναι 5,68 g cm-3. 1170 μοίρες έως 2370 μοίρες είναι το σταθερό εύρος του t-ZrO2, και η πυκνότητά του είναι 6,10 g cm-3. 2370 μοίρες έως 2680 μοίρες είναι το σταθερό εύρος του c-ZrO2έχει πυκνότητα 6,27 g·cm-3. Λόγω αλλαγών στις εξωτερικές συνθήκες, οι κρυσταλλικές μορφές της ζιρκονίας μπορούν να μεταμορφωθούν η μία στην άλλη. Στις 1100~1200 μοίρες, m-ZrO2θα μετατραπεί σε t-ZrO2; Το t-ZrO2 θα μετατραπεί σε c-ZrO2σε περίπου 2370 μοίρες ? Ο σχηματισμός πυρήνων είναι δύσκολος, με αποτέλεσμα να υπάρχει καθυστέρηση στη θερμοκρασία μετασχηματισμού και γενικά μετατρέπεται σε m-ZrO2στους 850~1000 βαθμούς. Η σχέση μεταξύ ZrO2ο κρυσταλλικός μετασχηματισμός εκφράζεται ως: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2λύση.
Σκληρότητα Ζιρκονίας σε Πυρίμαχα
Προσθήκη ZrO2Η βελτίωση της απόδοσης του αρχικού πυρίμαχου υλικού, ειδικά για τη βελτίωση της σταθερότητας του θερμικού σοκ, είναι αδιαχώριστη από τη σκληρυντική επίδραση του ZrO2. Υπάρχουν πολλές θεωρίες για τον μηχανισμό σκλήρυνσης του ZrO2, και τα ακόλουθα είναι επί του παρόντος αναγνωρισμένα.
1. Σκληρότητα μετασχηματισμού φάσης που προκαλείται από στρες
ZrO2στην πυρίμαχη μήτρα θα υπάρχει με τη μορφή t-ZrO2στη θερμοκρασία ψησίματος? όταν κρυώσει, θα μετατραπεί σε m-ZrO2, που συνοδεύεται από αύξηση όγκου 7 τοις εκατό . Αλλά περιορίζεται από τον περιβάλλοντα πίνακα, η θερμοκρασία μετάβασης από t-ZrO2σε m-ZrO2σταγόνες. Κάνοντας αυτή την αλλαγή στις ιδιότητες του πίνακα, t-ZrO2μπορεί να διατηρηθεί σε θερμοκρασία δωματίου. Η μετάβαση από το t-ZrO2σε m-ZrO2ενεργοποιείται μόνο όταν ο πίνακας γύρω από το ZrO2μειώνει την επίδραση του περιορισμού λόγω εξωτερικής δύναμης. Η εξωτερική ενέργεια καταναλώνεται λόγω του μετασχηματισμού φάσης, ώστε να επιτευχθεί η σκλήρυνση του υλικού.
2. Σκληρυνση με μικρορωγμές
Στο σύνθετο υλικό που περιέχει ZrO2, εάν το μέγεθος των σωματιδίων του t-ZrO2είναι μεγαλύτερη από την κρίσιμη διάμετρο, η επέκταση όγκου που δημιουργείται όταν t-ZrO2μετατρέπεται σε m-ZrO2θα προκαλέσει περισσότερες μικρορωγμές κοντά στο m-ZrO2. Όταν η κύρια ρωγμή υπόκειται σε θερμική καταπόνηση ή άλλες εξωτερικές δυνάμεις, μέρος της ενέργειας θα καταναλωθεί όταν συναντήσετε αυτές τις μικρορωγμές, γεγονός που θα αυξήσει την ενέργεια που απαιτείται για την επέκταση της κύριας ρωγμής σε κάποιο βαθμό, επιτυγχάνοντας έτσι σκλήρυνση του υλικού.
3. Απόκλιση ρωγμής και σκλήρυνση κάμψης
Στα πολυφασικά υλικά, λόγω της αναντιστοιχίας μεταξύ των διαφόρων φάσεων, η κύρια ρωγμή θα κλίνει και θα εκτρέπεται σε κάποιο βαθμό όταν περνά γύρω από τα σωματίδια της δεύτερης φάσης, παρατείνοντας την απόσταση διάδοσης της ρωγμής, η οποία θα καταναλώσει περισσότερη κινητήρια δύναμη που απαιτείται για τη διάδοση της ρωγμής , έτσι ώστε να επιτευχθεί η σκληρυντική επίδραση στο υλικό. Ο μηχανισμός σκλήρυνσης της ζιρκονίας είναι πολύ περίπλοκος, αλλά είναι βέβαιο ότι το σκληρυνόμενο με ζιρκόνιο υλικό είναι τουλάχιστον το αποτέλεσμα της ταυτόχρονης δράσης των παραπάνω δύο διαφορετικών μηχανισμών σκλήρυνσης.
