يحتوي الزركونيا بشكل عام على ثلاثة أشكال بلورية: أحادي الميل ZrO2(م- ZrO2) ، زركونيا رباعي الزوايا (t-ZrO2) ومكعب ZrO2(ج- ZrO2). أقل من 1170 درجة هي درجة حرارة ثابتة لـ m-ZrO2، وكثافته 5.68 جم سم -3 ؛ 1170 درجة إلى 2370 درجة هي النطاق الثابت لـ t-ZrO2، وكثافته 6.10 جم سم -3 ؛ 2370 درجة إلى 2680 درجة هي النطاق الثابت لـ c-ZrO2بكثافة 6.27 جم · سم -3. بسبب التغيرات في الظروف الخارجية ، يمكن تحويل الأشكال البلورية من الزركونيا إلى بعضها البعض. في 1100 ~ 1200 درجة ، m-ZrO2سوف تتحول إلى t-ZrO2؛ سيتم تحويل t-ZrO2 إلى c-ZrO2حوالي 2370 درجة ؛ يصعب تكوين النوى ، مما يؤدي إلى تأخر في درجة حرارة التحول ، وتتحول بشكل عام إلى m-ZrO2عند 850 ~ 1000 درجة. العلاقة بين ZrO2يتم التعبير عن التحول البلوري على النحو التالي: m-ZrO2تي- ZrO2ج- ZrO2المحلول.
تشديد الزركونيا في الحراريات
مضيفا ZrO2لتحسين أداء المواد المقاومة للحرارة الأصلية ، خاصة لتحسين ثبات الصدمة الحرارية ، لا يمكن فصله عن تأثير التشديد لـ ZrO2. هناك العديد من النظريات حول آلية تشديد ZrO2، وما يلي معترف به حاليًا.
1. تشديد المرحلة المستحثة بالإجهاد
ZrO2في المصفوفة المقاومة للحرارة ستكون موجودة في شكل t-ZrO2في درجة حرارة النار عند تبريده ، سيتحول إلى m-ZrO2، مصحوبًا بزيادة في الحجم بنسبة 7 بالمائة. لكن مقيدة بالمصفوفة المحيطة ، درجة حرارة الانتقال من t-ZrO2إلى m-ZrO2قطرات. من خلال إجراء هذا التغيير في خصائص المصفوفة ، t-ZrO2يمكن الحفاظ عليها في درجة حرارة الغرفة. الانتقال من t-ZrO2إلى m-ZrO2يتم تشغيله فقط عندما تكون المصفوفة حول ZrO2يقلل من تأثير حبسه بسبب القوة الخارجية. يتم استهلاك الطاقة الخارجية بسبب تحول الطور ، وذلك لتحقيق تصلب المادة.
2. تقوية Microcrack
في المادة المركبة المحتوية على ZrO2، إذا كان حجم الجسيمات من t-ZrO2أكبر من القطر الحرج ، يتم إنشاء تمدد الحجم عند t-ZrO2يتحول إلى m-ZrO2سوف يتسبب في حدوث المزيد من التشققات الدقيقة بالقرب من m-ZrO2. عندما يتعرض الكراك الرئيسي لضغط حراري أو قوى خارجية أخرى ، فسيتم استهلاك بعض الطاقة عند مواجهة هذه التشققات الدقيقة ، مما سيزيد من الطاقة اللازمة لتوسيع الكراك الرئيسي إلى حد معين ، وبالتالي تحقيق تقوية المادة.
3. تصدع الانحناء والانحناء
في المواد متعددة الأطوار ، نظرًا لعدم التطابق بين المراحل المختلفة ، فإن الكراك الرئيسي سوف يميل وينحرف إلى حد معين عند المرور حول جزيئات المرحلة الثانية ، مما يطيل مسافة انتشار الشقوق ، مما يستهلك المزيد من القوة الدافعة المطلوبة لانتشار الشقوق ، وذلك لتحقيق تأثير التقوية على المادة. آلية تشديد الزركونيا معقدة للغاية ، ولكن من المؤكد أن مادة الزركونيا المقواة هي على الأقل نتيجة للعمل المتزامن لآليتي التقوية المختلفتين المذكورتين أعلاه.
