Zirkonoxid hat im Allgemeinen drei Kristallformen: monoklines ZrO2(m-ZrO2), tetragonales Zirkonoxid (t-ZrO2) und kubisches ZrO2(c-ZrO2). Unter 1170 Grad liegt die stabile Temperatur von m-ZrO2, und seine Dichte beträgt 5,68 g cm -3; 1170 Grad bis 2370 Grad ist der stabile Bereich von t-ZrO2, und seine Dichte beträgt 6,10 g cm -3; 2370 Grad bis 2680 Grad ist der stabile Bereich von c-ZrO2hat eine Dichte von 6,27 g·cm-3. Durch veränderte äußere Bedingungen können die Kristallformen von Zirkonoxid ineinander umgewandelt werden. Bei 1100 ~ 1200 Grad m-ZrO2wird in t-ZrO umgewandelt2; t-ZrO2 wird in c-ZrO umgewandelt2bei etwa 2370 Grad; Die Bildung von Keimen ist schwierig, was zu einer Verzögerung der Umwandlungstemperatur führt, und es wird im Allgemeinen in m-ZrO umgewandelt2bei 850~1000 grad. Die Beziehung zwischen ZrO2Kristalltransformation wird ausgedrückt als: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2Lösung.
Härten von Zirkonoxid in feuerfesten Materialien
Zugabe von ZrO2Die Verbesserung der Leistung des ursprünglichen Feuerfestmaterials, insbesondere die Verbesserung seiner Temperaturwechselbeständigkeit, ist untrennbar mit der zähmachenden Wirkung von ZrO verbunden2. Es gibt viele Theorien über den Härtungsmechanismus von ZrO2, und die folgenden werden derzeit erkannt.
1. Spannungsinduzierte Phasenumwandlungshärtung
ZrO2in der feuerfesten Matrix wird in Form von t-ZrO vorliegen2bei Brenntemperatur; Beim Abkühlen wandelt es sich in m-ZrO um2, begleitet von einer Volumenausweitung von 7 Prozent . Aber begrenzt durch die umgebende Matrix, die Übergangstemperatur von t-ZrO2zu m-ZrO2Tropfen. Durch diese Änderung der Eigenschaften der Matrix wird t-ZrO2kann auf Raumtemperatur gehalten werden. Der Übergang von t-ZrO2zu m-ZrO2wird nur ausgelöst, wenn die Matrix um ZrO2verringert seine Begrenzungswirkung aufgrund äußerer Kraft. Die externe Energie wird aufgrund der Phasenumwandlung verbraucht, um die Zähigkeit des Materials zu erreichen.
2. Mikrorissverfestigung
In dem ZrO enthaltenden Verbundwerkstoff2, wenn die Partikelgröße von t-ZrO2größer als der kritische Durchmesser ist, wird die Volumenausdehnung erzeugt, wenn t-ZrO2wandelt sich in m-ZrO um2wird mehr Mikrorisse in der Nähe von m-ZrO verursachen2. Wenn der Hauptriss thermischer Spannung oder anderen äußeren Kräften ausgesetzt wird, wird beim Auftreffen auf diese Mikrorisse ein Teil der Energie verbraucht, was die Energie erhöht, die erforderlich ist, damit sich der Hauptriss bis zu einem gewissen Grad ausdehnt, wodurch eine Zähigkeit des Materials erreicht wird.
3. Rissverformung und Biegevorspannung
In mehrphasigen Materialien wird der Hauptriss aufgrund der Fehlanpassung zwischen den verschiedenen Phasen bis zu einem gewissen Grad geneigt und abgelenkt, wenn er um die Partikel der zweiten Phase herumgeführt wird, wodurch die Distanz der Rissausbreitung verlängert wird, was mehr Antriebskraft verbraucht, die für die Rissausbreitung erforderlich ist , um die Zähigkeitswirkung auf das Material zu erreichen. Der Härtungsmechanismus von Zirkoniumoxid ist sehr kompliziert, aber es ist sicher, dass das gehärtete Zirkoniumdioxidmaterial zumindest das Ergebnis der gleichzeitigen Wirkung der oben genannten zwei unterschiedlichen Härtungsmechanismen ist.
