Anvendelse af zirconia i ildfaste materialer

Zirconia har generelt tre krystalformer: monoklinisk ZrO₂(m-ZrO₂), tetragonal zirconia (t-ZrO₂) og kubisk ZrO₂(c-ZrO₂). Under 1170 grader er den stabile temperatur på m-ZrO₂, og dens massefylde er 5,68g cm-3; 1170 grader til 2370 grader er det stabile område af t-ZrO₂, og dens massefylde er 6,10g cm-3; 2370 grader til 2680 grader er det stabile område af c-ZrO₂har en massefylde på 6,27g·cm-3. På grund af ændringer i ydre forhold kan krystalformerne af zirconia omdannes til hinanden. Ved 1100~1200 grader, m-ZrO₂vil blive omdannet til t-ZrO₂; t-ZrO2 vil blive transformeret til c-ZrO₂ved omkring 2370 grader; Dannelsen af ​​kerner er vanskelig, hvilket resulterer i en forsinkelse i transformationstemperaturen, og den omdannes generelt til m-ZrO₂ved 850~1000 grader. Forholdet mellem ZrO₂krystaltransformation udtrykkes som: m-ZrO₂t-ZrO₂c-ZrO₂løsning.
Hærdning af zirconia i ildfaste materialer
Tilføjelse af ZrO₂at forbedre ydeevnen af ​​det originale ildfaste materiale, især for at forbedre dets termiske stødstabilitet, er uadskilleligt fra den hærdevirkning af ZrO₂. Der er mange teorier om ZrO's hærdemekanisme₂, og følgende er i øjeblikket genkendt.

1. Stress-induceret fasetransformationshærdning

ZrO₂i den ildfaste matrix vil eksistere i form af t-ZrO₂ved brændingstemperaturen; når den er afkølet, vil den omdannes til m-ZrO₂, ledsaget af en volumenudvidelse på 7 procent . Men begrænset af den omgivende matrix, overgangstemperaturen fra t-ZrO₂til m-ZrO₂dråber. Ved at foretage denne ændring i matrixens egenskaber, t-ZrO₂kan holdes til stuetemperatur. Overgangen fra t-ZrO₂til m-ZrO₂udløses kun, når matricen omkring ZrO₂mindsker dens indespærringseffekt på grund af ydre kraft. Den eksterne energi forbruges på grund af fasetransformationen for at opnå hærdning af materialet.

2. Mikrorevnehærdning

I kompositmaterialet indeholdende ZrO₂, hvis partikelstørrelsen af ​​t-ZrO₂er større end den kritiske diameter, volumenudvidelsen, der genereres, når t-ZrO₂omdannes til m-ZrO₂vil forårsage flere mikrorevner nær m-ZrO₂. Når hovedrevnen udsættes for termisk spænding eller andre ydre kræfter, vil noget af energien blive forbrugt ved mødet med disse mikrorevner, hvilket vil øge den energi, der kræves for, at hovedrevnen kan udvide sig til en vis grad, hvorved der opnås hærdning af materialet.

3. Revneafbøjning og bøjningshærdning

I flerfasede materialer vil hovedrevnen på grund af misforholdet mellem de forskellige faser være skråtstillet og afbøjet til en vis grad, når den passerer rundt om partiklerne i anden fase, hvilket forlænger afstanden til sprækkeudbredelsen, hvilket vil forbruge mere drivkraft, der kræves til sprækkeudbredelse , for at opnå den hærdende effekt på materialet. Hærdningsmekanismen for zirconia er meget kompliceret, men det er sikkert, at det zirconia hærdede materiale i det mindste er resultatet af den samtidige virkning af de ovennævnte to forskellige hærdningsmekanismer.