La zirconia generalment té tres formes cristal·lines: ZrO monoclínica2(m-ZrO2), zirconi tetragonal (t-ZrO2) i ZrO cúbic2(c-ZrO2). Per sota dels 1170 graus hi ha la temperatura estable de m-ZrO2, i la seva densitat és de 5,68 g cm-3; 1170 graus a 2370 graus és el rang estable de t-ZrO2, i la seva densitat és de 6,10 g cm-3; 2370 graus a 2680 graus és el rang estable de c-ZrO2té una densitat de 6,27 g·cm-3. A causa dels canvis en les condicions externes, les formes cristal·lines de zirconi es poden transformar entre si. A 1100 ~ 1200 graus, m-ZrO2es transformarà en t-ZrO2; t-ZrO2 es transformarà en c-ZrO2a uns 2370 graus; La formació de nuclis és difícil, donant lloc a un retard en la temperatura de transformació, i generalment es transforma en m-ZrO2a 850 ~ 1000 graus. La relació entre ZrO2la transformació del cristall s'expressa com: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2solució.
Enduriment de la zirconia en refractaris
Afegint ZrO2millorar el rendiment del material refractari original, especialment per millorar la seva estabilitat al xoc tèrmic, és inseparable de l'efecte d'enduriment de ZrO2. Hi ha moltes teories sobre el mecanisme d'enduriment de ZrO2, i actualment es reconeixen els següents.
1. Enduriment de la transformació de fase induïda per l'estrès
ZrO2a la matriu refractària existirà en forma de t-ZrO2a la temperatura de cocció; quan es refreda, es transformarà en m-ZrO2, acompanyat d'una expansió de volum del 7 per cent. Però restringit per la matriu circumdant, la temperatura de transició de t-ZrO2a m-ZrO2gotes. En fer aquest canvi en les propietats de la matriu, t-ZrO2es pot mantenir a temperatura ambient. La transició de t-ZrO2a m-ZrO2només s'activa quan la matriu al voltant de ZrO2disminueix el seu efecte de confinament a causa de la força externa. L'energia externa es consumeix a causa de la transformació de fase, per tal d'aconseguir l'enduriment del material.
2. Enduriment de microfissures
En el material compost que conté ZrO2, si la mida de partícula de t-ZrO2és més gran que el diàmetre crític, l'expansió de volum generada quan t-ZrO2es transforma en m-ZrO2provocarà més microesquerdes prop de m-ZrO2. Quan l'esquerda principal està sotmesa a estrès tèrmic o altres forces externes, es consumirà part de l'energia en trobar-se amb aquestes microesquerdes, la qual cosa augmentarà l'energia necessària perquè l'esquerda principal s'expandeixi fins a cert punt, aconseguint així l'enduriment del material.
3. Deflexió de fissures i enduriment de flexió
En materials multifàsics, a causa del desajust entre les diferents fases, l'esquerda principal s'inclinarà i es desviarà fins a cert punt en passar per les partícules de la segona fase, allargant la distància de propagació de l'esquerda, la qual cosa consumirà més força motriu necessària per a la propagació de l'esquerda. , per aconseguir l'efecte d'enduriment del material. El mecanisme d'enduriment de zirconi és molt complicat, però és segur que el material endurit de zirconi és almenys el resultat de l'acció simultània dels dos mecanismes d'enduriment diferents anteriors.