Zirkonia umumnya memiliki tiga bentuk kristal: ZrO monoklinik2(m-ZrO2), zirkonia tetragonal (t-ZrO2) dan ZrO kubik2(c-ZrO2). Di bawah 1170 derajat adalah suhu stabil m-ZrO2, dan densitasnya adalah 5,68g cm--3; 1170 derajat hingga 2370 derajat adalah kisaran stabil t-ZrO2, dan densitasnya adalah 6,10g cm--3; 2370 derajat hingga 2680 derajat adalah Kisaran stabil c-ZrO2memiliki massa jenis 6,27g·cm-3. Karena perubahan kondisi eksternal, bentuk kristal zirkonia dapat diubah satu sama lain. Pada 1100~1200 derajat, m-ZrO2akan diubah menjadi t-ZrO2; t-ZrO2 akan diubah menjadi c-ZrO2sekitar 2370 derajat; Pembentukan nuklei sulit, mengakibatkan keterlambatan suhu transformasi, dan umumnya diubah menjadi m-ZrO2pada 850 ~ 1000 derajat. Hubungan antara ZrO2transformasi kristal dinyatakan sebagai: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2larutan.
Pengerasan Zirkonia di Refraktori
Menambahkan ZrO2untuk meningkatkan kinerja bahan tahan api asli, terutama untuk meningkatkan stabilitas kejut termal, tidak dapat dipisahkan dari efek ketangguhan ZrO2. Ada banyak teori tentang mekanisme ketangguhan ZrO2, dan berikut ini yang saat ini dikenali.
1. Penguatan Transformasi Fase yang Diinduksi Stres
ZrO2dalam matriks refraktori akan ada dalam bentuk t-ZrO2pada suhu pembakaran; ketika didinginkan, itu akan berubah menjadi m-ZrO2, disertai dengan ekspansi volume sebesar 7 persen . Tapi dibatasi oleh matriks sekitarnya, suhu transisi dari t-ZrO2ke m-ZrO2tetes. Dengan melakukan perubahan ini pada sifat-sifat matriks, t-ZrO2dapat dipertahankan pada suhu kamar. Transisi dari t-ZrO2ke m-ZrO2hanya dipicu ketika matriks di sekitar ZrO2mengurangi efek kurungan karena kekuatan eksternal. Energi eksternal dikonsumsi karena transformasi fasa, untuk mencapai ketangguhan material.
2. Ketangguhan microcrack
Pada material komposit yang mengandung ZrO2, jika ukuran partikel t-ZrO2lebih besar dari diameter kritis, ekspansi volume dihasilkan saat t-ZrO2berubah menjadi m-ZrO2akan menyebabkan lebih banyak microcracks di dekat m-ZrO2. Ketika retakan utama terkena tekanan termal atau gaya eksternal lainnya, sebagian energi akan dikonsumsi saat menghadapi retakan mikro ini, yang akan meningkatkan energi yang dibutuhkan retakan utama untuk meluas hingga batas tertentu, sehingga mencapai ketangguhan material.
3. Defleksi retak dan ketangguhan lentur
Dalam material multifase, karena ketidaksesuaian antara berbagai fase, retakan utama akan miring dan dibelokkan sampai batas tertentu ketika melewati partikel fase kedua, memperpanjang jarak perambatan retakan, yang akan menghabiskan lebih banyak tenaga penggerak yang diperlukan untuk perambatan retakan. , untuk mencapai efek ketangguhan pada material. Mekanisme ketangguhan zirkonia sangat rumit, tetapi dapat dipastikan bahwa bahan yang dikeraskan zirkonia setidaknya merupakan hasil dari aksi simultan dari dua mekanisme ketangguhan yang berbeda di atas.
