Oxid zirkoničitý má obecně tři krystalické formy: monoklinický ZrO2(m-ZrO2), tetragonální oxid zirkoničitý (t-ZrO2) a kubický ZrO2(c-ZrO2). Pod 1170 stupňů je stabilní teplota m-ZrO2a jeho hustota je 5,68 g cm-3; 1170 stupňů až 2370 stupňů je stabilní rozsah t-ZrO2a jeho hustota je 6,10 g cm-3; 2370 stupňů až 2680 stupňů je stabilní rozsah c-ZrO2má hustotu 6,27 g·cm-3. Vlivem změn vnějších podmínek se mohou krystalické formy oxidu zirkoničitého vzájemně přeměňovat. Při 1100~1200 stupních, m-ZrO2se přemění na t-ZrO2; t-ZrO2 se přemění na c-ZrO2při asi 2370 stupních; Tvorba jader je obtížná, což má za následek zpoždění v transformační teplotě a obecně se přeměňuje na m-ZrO2při 850-1000 stupních. Vztah mezi ZrO2krystalová transformace je vyjádřena jako: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2řešení.
Tvrzení oxidu zirkoničitého v žáruvzdorných materiálech
Přidání ZrO2zlepšit vlastnosti původního žáruvzdorného materiálu, zejména zlepšit jeho tepelnou stabilitu, je neoddělitelné od houževnatého účinku ZrO2. Existuje mnoho teorií o mechanismu tuhnutí ZrO2a v současné době jsou uznávány následující.
1. Stresem indukované zpevnění transformace
ZrO2v žáruvzdorné matrici bude existovat ve formě t-ZrO2při vypalovací teplotě; po ochlazení se přemění na m-ZrO2doprovázené nárůstem objemu o 7 procent . Ale omezeno okolní matricí, teplotou přechodu od t-ZrO2na m-ZrO2kapky. Provedením této změny vlastností matice t-ZrO2lze udržovat při pokojové teplotě. Přechod z t-ZrO2na m-ZrO2se spouští pouze tehdy, když je matice kolem ZrO2snižuje svůj omezující účinek vlivem vnější síly. Vnější energie se spotřebovává v důsledku fázové přeměny, aby se dosáhlo houževnatosti materiálu.
2. Vytvrzování mikrotrhlin
V kompozitním materiálu obsahujícím ZrO2pokud je velikost částic t-ZrO2je větší než kritický průměr, objemová expanze generovaná při t-ZrO2přeměňuje na m-ZrO2způsobí více mikrotrhlin v blízkosti m-ZrO2. Když je hlavní trhlina vystavena tepelnému namáhání nebo jiným vnějším silám, část energie bude spotřebována při setkání s těmito mikrotrhlinami, což zvýší energii potřebnou k tomu, aby se hlavní trhlina do určité míry rozšířila, čímž se dosáhne zpevnění materiálu.
3. Průhyb trhlin a zpevnění ohybem
U vícefázových materiálů v důsledku nesouladu mezi různými fázemi bude hlavní trhlina při průchodu kolem částic druhé fáze do určité míry nakloněna a vychýlena, čímž se prodlouží vzdálenost šíření trhliny, což spotřebuje více hnací síly potřebné pro šíření trhliny. , aby se dosáhlo houževnatého účinku na materiál. Mechanismus kalení oxidu zirkoničitého je velmi komplikovaný, ale je jisté, že materiál kalený oxidem zirkoničitým je přinejmenším výsledkem současného působení dvou výše uvedených různých mechanismů kalení.
