Ceramica cu zirconiu are proprietăți fizice și chimice unice, precum duritate ridicată, conductivitate termică scăzută, punct de topire ridicat, rezistență la temperaturi ridicate și coroziune, inertitate chimică și proprietăți amfotere, iar aplicațiile lor în ceramica electronică, ceramică funcțională și ceramică structurală s-au dezvoltat rapid . Ca material ceramic special tehnic, are perspective largi de aplicare în domenii de înaltă tehnologie, cum ar fi electronica, industria aerospațială, aviația și industria nucleară. Cu toate acestea, deficiențele fatale ale materialelor ceramice din zirconiu sunt fragilitatea, fiabilitatea redusă și repetabilitatea redusă. Aceste neajunsuri au afectat serios domeniul de aplicare al acesteia. Ceramica de zirconiu poate deveni cu adevărat un material nou utilizat pe scară largă numai prin îmbunătățirea rezistenței la rupere a ceramicii de zirconiu, realizând întărirea și întărirea materialelor și îmbunătățind fiabilitatea și durata de viață a acestuia. Prin urmare, tehnologia de întărire a ceramicii de zirconiu a fost întotdeauna puncte fierbinți de cercetare ceramică. În prezent, metodele de întărire ceramică includ în principal: întărirea schimbării de fază, întărirea particulelor, întărirea fibrelor, auto-întărirea, întărirea dispersiei, întărirea sinergică, nano-întărirea etc.
1. Întărirea schimbării de fază
Întărirea transformării fazelor înseamnă că faza tetragonală meta-stabilă t-ZrO2 suferă o transformare de fază sub acțiunea câmpului de solicitare la vârful fisurii, formând o fază monoclinică, rezultând expansiunea volumului, formând astfel o tensiune compresivă asupra fisurii, prevenind propagarea fisurilor și întărirea fisurii. În plus, condițiile externe (cum ar fi șocul laser, rezistența la rupere prin oboseală, temperatura scăzută, mărimea și conținutul granulelor, energia critică de transformare etc.) au o influență mare asupra întăririi transformării fazelor ceramicii de zirconiu. Dacă transformarea de fază produce stresuri mari și schimbări de volum, produsul este ușor de rupt. Prin urmare, în timpul procesului de producție, trebuie evitată influența factorilor externi asupra transformării fazei și întăririi ceramicii de zirconiu.
2. întărirea particulelor
Întărirea particulelor se referă la utilizarea particulelor ca agenți de întărire și adăugate la pulberea ceramică ZrO2. Deși efectul nu este la fel de bun ca mustățile și fibrele, dacă tipul particulelor, dimensiunea particulelor, conținutul și materialul matricei sunt selectate corect, există încă un anumit efect de duritate. Avantajul său este că este simplu și ușor de implementat, iar întărirea va aduce îmbunătățirea rezistenței la temperaturi ridicate și a performanței de fluare la temperaturi ridicate. Mecanismul de întărire a întăririi particulelor include în principal rafinarea boabelor matricei și rotirea fisurilor și bifurcația.
3. Întărirea fibrelor
Principiul întăririi fibrelor și mustăților este că cristalul apropiat de vârful fisurii este supus unei solicitări de închidere datorită deformării, care compensează stresul extern la vârful fisurii, estompează propagarea fisurii și joacă un rol de întărire. În plus, atunci când cristalul de coloană de crăpătură este extins, forța de frecare trebuie depășită atunci când cristalul de coloană este extras și va juca, de asemenea, un rol în întărire.
4. Auto-întărire
Datorită existenței cristalelor coloane în ceramica de zirconiu, fisurile vor fi deviate în timpul procesului de fractură a ceramicii de zirconiu, care se vor schimba și vor crește calea propagării fisurilor, astfel încât pasivarea fisurilor crește rezistența la propagarea fisurilor și atinge scopul de întărire.
5. întărirea difuziei
Intărirea prin dispersie se referă în principal la întărirea matricei ceramice de către particulele tetragonale de ZrO2. În plus față de mecanismul de întărire a transformării fazelor, există și mecanismul de întărire a dispersiei particulelor din a doua fază. Înainte de propagarea fisurii, energia reziduală internă a ceramicii trebuie depășită mai întâi, pentru a atinge scopul întăririi.
6. întărirea micro-fisurilor
Întărirea micro-fisurilor se referă la adăugarea de materiale ductile la vârful tensiunii fisurilor pentru a produce micro-fisuri pentru a atinge scopul dispersării stresului, reducerea forței motrice a fisurilor și creșterea tenacității materialului. Atunci când materialul suferă o tranziție de fază, rezultă adesea efecte reziduale ale energiei de deformare și microfisuri. Prin urmare, efectul întăririi tranziției de fază este semnificativ.
7. întărire compusă
Întărirea compusă se referă la utilizarea simultană a mai multor mecanisme de întărire în procesul propriu-zis de întărire a ceramicii ZrO2, îmbunătățind astfel efectul de întărire al ceramicii ZrO2. În procesul de aplicare propriu-zis, mecanismul specific de întărire este selectat în funcție de diferitele proprietăți ale materialului ceramic de zirconiu care urmează să fie pregătit.
