Cirkonij ima na splošno tri kristalne oblike: monoklinski ZrO2(m-ZrO2), tetragonalni cirkonij (t-ZrO2) in kubičnega ZrO2(c-ZrO2). Pod 1170 stopinj je stabilna temperatura m-ZrO2, njegova gostota pa je 5,68 g cm-3; 1170 stopinj do 2370 stopinj je stabilno območje t-ZrO2, njegova gostota pa je 6,10 g cm-3; 2370 stopinj do 2680 stopinj je stabilno območje c-ZrO2ima gostoto 6,27 g·cm-3. Zaradi sprememb zunanjih pogojev se lahko kristalne oblike cirkonijevega dioksida spreminjajo druga v drugo. Pri 1100 ~ 1200 stopinj, m-ZrO2se bo spremenil v t-ZrO2; t-ZrO2 se bo spremenil v c-ZrO2pri približno 2370 stopinjah; Tvorba jeder je težavna, kar ima za posledico zaostajanje temperature transformacije in se na splošno pretvori v m-ZrO2pri 850 ~ 1000 stopinjah. Razmerje med ZrO2kristalna transformacija je izražena kot: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2rešitev.
Kaljenje cirkonijevega oksida v ognjevzdržnih materialih
Dodajanje ZrO2za izboljšanje učinkovitosti prvotnega ognjevzdržnega materiala, zlasti za izboljšanje njegove stabilnosti na toplotni udar, je neločljivo povezan z utrjevalnim učinkom ZrO2. Obstaja veliko teorij o mehanizmu utrjevanja ZrO2, in trenutno so prepoznani naslednji.
1. Kaljenje s fazno transformacijo zaradi stresa
ZrO2v ognjevzdržni matrici bo obstajal v obliki t-ZrO2pri temperaturi žganja; ko se ohladi, se bo pretvoril v m-ZrO2, ki ga spremlja povečanje obsega za 7 odstotkov . Vendar omejena z okoliško matriko, prehodna temperatura iz t-ZrO2na m-ZrO2kapljice. S to spremembo lastnosti matrike t-ZrO2lahko vzdržujemo pri sobni temperaturi. Prehod iz t-ZrO2na m-ZrO2se sproži le, ko matrika okoli ZrO2zmanjša svoj omejevalni učinek zaradi zunanje sile. Zunanja energija se porablja zaradi fazne transformacije, da se doseže utrjevanje materiala.
2. Kaljenje mikrorazpok
V kompozitnem materialu, ki vsebuje ZrO2, če je velikost delcev t-ZrO2je večji od kritičnega premera, prostorninska ekspanzija, ki nastane pri t-ZrO2preide v m-ZrO2bo povzročil več mikrorazpok v bližini m-ZrO2. Ko je glavna razpoka izpostavljena toplotni obremenitvi ali drugim zunanjim silam, se bo nekaj energije porabilo ob naletu na te mikrorazpoke, kar bo povečalo energijo, potrebno za razširitev glavne razpoke do določene mere, s čimer se doseže žilavost materiala.
3. Upogibanje razpok in upogibno utrjevanje
V večfaznih materialih bo zaradi neusklajenosti med različnimi fazami glavna razpoka do določene mere nagnjena in odklonjena, ko bo šla okoli delcev druge faze, kar bo podaljšalo razdaljo širjenja razpoke, kar bo porabilo več gonilne sile, potrebne za širjenje razpoke. , tako da dosežemo učinek utrjevanja materiala. Kalilni mehanizem cirkonijevega oksida je zelo zapleten, vendar je gotovo, da je cirkonijev kaljeni material vsaj rezultat hkratnega delovanja zgornjih dveh različnih mehanizmov kaljenja.
