โดยทั่วไปแล้วเซอร์โคเนียมีรูปแบบคริสตัลสามรูปแบบ: monoclinic ZrO2(m-ZrO2), เซอร์โคเนียเตตระโกนัล (t-ZrO2) และลูกบาศก์ ZrO2(c-ZrO2). ต่ำกว่า 1,170 องศาคืออุณหภูมิคงที่ของ m-ZrO2และความหนาแน่นของมันคือ 5.68g cm-3; 1170 องศาถึง 2370 องศาคือช่วงที่เสถียรของ t-ZrO2, และความหนาแน่นของมันคือ 6.10g cm-3; 2370 องศาถึง 2680 องศาคือช่วงที่เสถียรของ c-ZrO2มีความหนาแน่น 6.27g·cm-3 เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภายนอก รูปแบบผลึกของเซอร์โคเนียจึงสามารถเปลี่ยนเข้าหากันได้ ที่ 1100~1200 องศา m-ZrO2จะถูกเปลี่ยนเป็น t-ZrO2; t-ZrO2 จะถูกเปลี่ยนเป็น c-ZrO2ที่ประมาณ 2370 องศา ; การก่อตัวของนิวเคลียสทำได้ยาก ส่งผลให้อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงล่าช้า และโดยทั่วไปจะเปลี่ยนเป็น m-ZrO2ที่ 850~1,000 องศา ความสัมพันธ์ระหว่าง ZrO2การแปลงผลึกแสดงเป็น: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2วิธีการแก้.
ความแข็งของเซอร์โคเนียในวัสดุทนไฟ
เพิ่ม ZrO2เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุทนไฟเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อปรับปรุงความเสถียรต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เป็นสิ่งที่แยกออกจากผลของการทำให้แข็งขึ้นของ ZrO2. มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับกลไกการทำให้แข็งของ ZrO2และสิ่งต่อไปนี้เป็นที่รู้จักในขณะนี้
1. ความแกร่งของการเปลี่ยนแปลงเฟสที่เกิดจากความเครียด
ZrO2ในเมทริกซ์วัสดุทนไฟจะอยู่ในรูปของ t-ZrO2ที่อุณหภูมิการยิง เมื่อเย็นลงจะเปลี่ยนเป็น m-ZrO2พร้อมกับการขยายตัวของปริมาณ 7 เปอร์เซ็นต์ แต่ถูกจำกัดโดยเมทริกซ์โดยรอบ อุณหภูมิการเปลี่ยนจาก t-ZrO2เป็น m-ZrO2หยด โดยการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเมทริกซ์ t-ZrO2สามารถรักษาอุณหภูมิห้อง. การเปลี่ยนจาก t-ZrO2เป็น m-ZrO2จะถูกกระตุ้นเมื่อเมทริกซ์รอบ ZrO เท่านั้น2ลดผลกระทบจากการกักขังเนื่องจากแรงภายนอก พลังงานจากภายนอกถูกใช้ไปเนื่องจากการเปลี่ยนเฟส เพื่อให้วัสดุมีความแกร่งขึ้น
2. การทำให้แกร่งของไมโครแคร็ก
ในวัสดุผสมที่มี ZrO2ถ้าขนาดอนุภาคของ t-ZrO2มีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤต การขยายตัวของปริมาตรเกิดขึ้นเมื่อ t-ZrO2แปลงเป็น m-ZrO2จะทำให้เกิด microcracks ใกล้กับ m-ZrO มากขึ้น2. เมื่อรอยแตกหลักอยู่ภายใต้ความเครียดจากความร้อนหรือแรงภายนอกอื่นๆ พลังงานบางส่วนจะถูกใช้เมื่อพบกับรอยแตกขนาดเล็ก ซึ่งจะเพิ่มพลังงานที่จำเป็นสำหรับรอยแตกหลักเพื่อขยายในระดับหนึ่ง ซึ่งจะทำให้วัสดุมีความแข็งแรงขึ้น
3. การโก่งตัวของรอยแตกและการดัดให้แกร่ง
ในวัสดุหลายเฟส เนื่องจากความไม่ตรงกันระหว่างเฟสต่างๆ รอยแตกหลักจะเอียงและเบี่ยงเบนในระดับหนึ่งเมื่อผ่านอนุภาคเฟสที่สอง ทำให้ระยะทางของการแพร่กระจายของรอยแตกยาวขึ้น ซึ่งจะต้องใช้แรงผลักดันมากขึ้นสำหรับการแพร่กระจายของรอยแตก เพื่อให้บรรลุผลการแกร่งบนวัสดุ กลไกการชุบแข็งของเซอร์โคเนียนั้นซับซ้อนมาก แต่แน่นอนว่าวัสดุชุบแข็งของเซอร์โคเนียนั้นเป็นผลมาจากการทำงานพร้อมกันของกลไกการแกร่งสองแบบข้างต้น
