زیرکونیا به طور کلی دارای سه شکل کریستالی است: مونوکلینیک ZrO2(m-ZrO2زیرکونیای چهارضلعی (t-ZrO2) و ZrO مکعبی2(c-ZrO2). زیر 1170 درجه دمای پایدار m-ZrO است2و چگالی آن 5.68 گرم سانتی متر-3 است. 1170 درجه تا 2370 درجه محدوده پایدار t-ZrO است2و چگالی آن 6.10 گرم سانتی متر-3 است. 2370 درجه تا 2680 درجه محدوده پایدار c-ZrO است2دارای چگالی 6.27g·cm-3. به دلیل تغییر در شرایط خارجی، اشکال کریستالی زیرکونیا می توانند به یکدیگر تبدیل شوند. در 1100 تا 1200 درجه، m-ZrO2به t-ZrO تبدیل می شود2; t-ZrO2 به c-ZrO تبدیل می شود2در حدود 2370 درجه؛ تشکیل هسته دشوار است و در نتیجه دمای تبدیل به تاخیر می افتد و به طور کلی به m-ZrO تبدیل می شود.2در 850 تا 1000 درجه رابطه بین ZrO2تبدیل کریستالی به صورت: m-ZrO بیان می شود2t-ZrO2c-ZrO2راه حل.
سفت شدن زیرکونیا در دیرگدازها
افزودن ZrO2بهبود عملکرد مواد نسوز اصلی، به ویژه برای بهبود پایداری شوک حرارتی آن، از اثر سخت شوندگی ZrO جدایی ناپذیر است.2. نظریه های زیادی در مورد مکانیسم سخت شدن ZrO وجود دارد2، و موارد زیر در حال حاضر شناخته شده است.
1. استحکام تبدیل فاز ناشی از استرس
ZrO2در ماتریس دیرگداز به شکل t-ZrO وجود خواهد داشت2در دمای پخت؛ وقتی سرد شود به m-ZrO تبدیل می شود2، با افزایش حجم 7 درصدی همراه است. اما با ماتریس اطراف، دمای انتقال از t-ZrO محدود شده است2به m-ZrO2قطره می کند. با ایجاد این تغییر در خواص ماتریس، t-ZrO2را می توان تا دمای اتاق نگهداری کرد. انتقال از t-ZrO2به m-ZrO2تنها زمانی فعال می شود که ماتریس در اطراف ZrO باشد2اثر محصور شدن آن در اثر نیروی خارجی کاهش می یابد. انرژی خارجی به دلیل تبدیل فاز مصرف می شود تا سختی مواد حاصل شود.
2. سخت شدن میکروکراک
در مواد مرکب حاوی ZrO2اگر اندازه ذرات t-ZrO باشد2بزرگتر از قطر بحرانی است، انبساط حجمی که با t-ZrO ایجاد می شود2به m-ZrO تبدیل می شود2باعث ایجاد ریزترک های بیشتری در نزدیکی m-ZrO می شود2. هنگامی که ترک اصلی تحت تنش حرارتی یا سایر نیروهای خارجی قرار می گیرد، مقداری از انرژی در هنگام مواجهه با این ریزترک ها مصرف می شود که انرژی مورد نیاز برای انبساط ترک اصلی را تا حد معینی افزایش می دهد و در نتیجه باعث سخت شدن ماده می شود.
3. انحراف ترک و سخت شدن خمشی
در مواد چند فازی، به دلیل عدم تطابق بین فازهای مختلف، ترک اصلی در هنگام عبور از ذرات فاز دوم تا حدودی متمایل و منحرف می شود و فاصله انتشار ترک را طولانی می کند که نیروی محرکه مورد نیاز برای انتشار ترک را مصرف می کند. ، به طوری که به اثر سختی بر روی مواد دست یابد. مکانیسم سفت شدن زیرکونیا بسیار پیچیده است، اما مسلم است که مواد سفت شده زیرکونیایی حداقل نتیجه عمل همزمان دو مکانیسم سختی مختلف بالا است.
