Zirkoniumoxid har i allmänhet tre kristallformer: monoklinisk ZrO2(m-ZrO2tetragonal zirkoniumoxid (t-ZrO2) och kubisk ZrO2(c-ZrO2). Under 1170 grader är den stabila temperaturen för m-ZrO2, och dess densitet är 5,68g cm-3; 1170 grader till 2370 grader är det stabila området för t-ZrO2, och dess densitet är 6,10g cm-3; 2370 grader till 2680 grader är det stabila intervallet för c-ZrO2har en densitet på 6,27g·cm-3. På grund av förändringar i yttre förhållanden kan kristallformerna av zirkoniumoxid omvandlas till varandra. Vid 1100~1200 grader, m-ZrO2kommer att omvandlas till t-ZrO2; t-ZrO2 kommer att omvandlas till c-ZrO2vid cirka 2370 grader; Bildandet av kärnor är svårt, vilket resulterar i en fördröjning i omvandlingstemperaturen, och det omvandlas i allmänhet till m-ZrO2vid 850~1000 grader. Förhållandet mellan ZrO2kristalltransformation uttrycks som: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2lösning.
Härdning av zirconia i eldfasta material
Lägger till ZrO2att förbättra prestandan hos det ursprungliga eldfasta materialet, särskilt för att förbättra dess termiska chockstabilitet, är oskiljaktigt från den härdande effekten av ZrO2. Det finns många teorier om ZrO:s härdningsmekanism2, och följande är för närvarande igenkända.
1. Stressinducerad fastransformationshärdning
ZrO2i den eldfasta matrisen kommer att finnas i form av t-ZrO2vid bränningstemperaturen; när den kyls omvandlas den till m-ZrO2, tillsammans med en volymökning på 7 procent . Men begränsad av den omgivande matrisen, övergångstemperaturen från t-ZrO2till m-ZrO2droppar. Genom att göra denna förändring i matrisens egenskaper, t-ZrO2kan hållas i rumstemperatur. Övergången från t-ZrO2till m-ZrO2triggas bara när matrisen runt ZrO2minskar dess inneslutningseffekt på grund av yttre kraft. Den externa energin förbrukas på grund av fasomvandlingen, för att uppnå materialets härdning.
2. Mikrosprickhärdning
I kompositmaterialet innehållande ZrO2, om partikelstorleken för t-ZrO2är större än den kritiska diametern, volymexpansionen som genereras när t-ZrO2omvandlas till m-ZrO2kommer att orsaka fler mikrosprickor nära m-ZrO2. När huvudsprickan utsätts för termisk påkänning eller andra yttre krafter kommer en del av energin att förbrukas när man möter dessa mikrosprickor, vilket kommer att öka energin som krävs för att huvudsprickan ska expandera i viss utsträckning och därigenom erhålla seghet av materialet.
3. Sprickavböjning och böjhärdning
I flerfasmaterial kommer huvudsprickan, på grund av oöverensstämmelsen mellan de olika faserna, att luta och avböjas i viss utsträckning när den passerar runt andrafaspartiklarna, vilket förlänger avståndet för sprickutbredning, vilket kommer att förbruka mer drivkraft som krävs för sprickutbredning för att uppnå den härdande effekten på materialet. Härdningsmekanismen för zirkoniumoxid är mycket komplicerad, men det är säkert att det härdade zirkoniumoxidmaterialet åtminstone är resultatet av den samtidiga verkan av ovanstående två olika härdningsmekanismer.
