La zirconia ha generalmente tre forme cristalline: ZrO monoclino2(m-ZrO2), zirconia tetragonale (t-ZrO2) e ZrO cubico2(c-ZrO2). Al di sotto di 1170 gradi è la temperatura stabile di m-ZrO2, e la sua densità è 5,68g cm-3; Da 1170 gradi a 2370 gradi è l'intervallo stabile di t-ZrO2, e la sua densità è 6.10g cm-3; Da 2370 gradi a 2680 gradi è la gamma stabile di c-ZrO2ha una densità di 6.27g·cm-3. A causa dei cambiamenti delle condizioni esterne, le forme cristalline di zirconia possono trasformarsi l'una nell'altra. A 1100~1200 gradi, m-ZrO2sarà trasformato in t-ZrO2; t-ZrO2 sarà trasformato in c-ZrO2a circa 2370 gradi; La formazione dei nuclei è difficile, con conseguente ritardo nella temperatura di trasformazione, ed è generalmente trasformata in m-ZrO2a 850~1000 gradi. Il rapporto tra ZrO2la trasformazione cristallina è espressa come: m-ZrO2t-Zro2c-ZrO2soluzione.
Indurimento della zirconia nei refrattari
Aggiunta di ZrO2migliorare le prestazioni del materiale refrattario originale, in particolare per migliorare la sua stabilità agli shock termici, è inseparabile dall'effetto tenacizzante di ZrO2. Ci sono molte teorie sul meccanismo di indurimento di ZrO2, e le seguenti sono attualmente riconosciute.
1. Tempra di trasformazione di fase indotta da stress
ZrO2nella matrice refrattaria esisterà sotto forma di t-ZrO2alla temperatura di cottura; una volta raffreddato, si trasformerà in m-ZrO2, accompagnata da un'espansione dei volumi del 7 % . Ma vincolato dalla matrice circostante, la temperatura di transizione da t-ZrO2a m-ZrO2gocce. Facendo questo cambiamento nelle proprietà della matrice, t-ZrO2può essere mantenuto a temperatura ambiente. Il passaggio da t-ZrO2a m-ZrO2viene attivato solo quando la matrice attorno a ZrO2diminuisce il suo effetto di confinamento dovuto alla forza esterna. L'energia esterna viene consumata a causa della trasformazione di fase, in modo da ottenere l'indurimento del materiale.
2. Tempra di microcricche
Nel materiale composito contenente ZrO2, se la dimensione delle particelle di t-ZrO2è maggiore del diametro critico, l'espansione del volume generata quando t-ZrO2si trasforma in m-ZrO2causerà più microfessure vicino a m-ZrO2. Quando la fessura principale è soggetta a sollecitazioni termiche o altre forze esterne, una parte dell'energia verrà consumata quando si incontrano queste microfessure, il che aumenterà l'energia richiesta affinché la fessura principale si espanda in una certa misura, ottenendo così l'indurimento del materiale.
3. Deflessione della fessura e indurimento alla flessione
Nei materiali multifase, a causa del disallineamento tra le varie fasi, la cricca principale sarà inclinata e deviata in una certa misura quando passa attorno alle particelle della seconda fase, prolungando la distanza di propagazione della cricca, che consumerà più forza motrice necessaria per la propagazione della cricca , in modo da ottenere l'effetto di indurimento sul materiale. Il meccanismo di tempra dell'ossido di zirconio è molto complicato, ma è certo che il materiale temprato dell'ossido di zirconio è almeno il risultato dell'azione simultanea dei suddetti due diversi meccanismi di tempra.
