سرامیک های زیرکونیا دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی هستند ، مانند سختی زیاد ، هدایت حرارتی پایین ، نقطه ذوب بالا ، مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و خوردگی ، بی عملی بودن شیمیایی و خواص آمفوتریک ، و کاربردهای آنها در سرامیک های الکترونیکی ، سرامیک های کاربردی و سرامیک های ساختاری به سرعت توسعه یافته است. به به عنوان یک ماده سرامیکی فنی خاص ، چشم اندازهای گسترده ای در زمینه های فناوری پیشرفته مانند الکترونیک ، هوافضا ، هوانوردی و صنایع هسته ای دارد. با این حال ، کاستی های کشنده مواد سرامیکی زیرکونیا شکنندگی ، قابلیت اطمینان کم و تکرارپذیری کم است. این کاستی ها دامنه کاربرد آن را به طور جدی تحت تأثیر قرار داده است. تنها با بهبود چقرمگی شکست سرامیک های زیرکونیا ، درک استحکام و سفت شدن مواد و بهبود قابلیت اطمینان و عمر مفید آن ، سرامیک های زیرکونیا واقعاً می توانند به عنوان یک ماده جدید پرکاربرد تبدیل شوند. بنابراین ، تکنولوژی سخت شدن سرامیک های زیرکونیا همیشه نقاط مهم سرامیک تحقیقاتی بوده است. در حال حاضر ، روشهای سخت شدن سرامیک عمدتاً شامل: سخت شدن تغییر فاز ، سخت شدن ذرات ، سخت شدن الیاف ، خود سفت کننده ، سخت شدن پراکندگی ، سخت شدن هم افزایی ، نانو سخت کننده و غیره می باشد.
1. سخت شدن تغییر فاز
سخت شدن تبدیل فاز به این معنی است که فاز چهار ضلعی چهار ضلعی t-ZrO2 تحت عمل میدان تنش در نوک ترک قرار می گیرد و یک فاز مونوکلینیک را تشکیل می دهد و منجر به انبساط حجم می شود و در نتیجه یک تنش فشاری روی ترک ایجاد می کند و مانع از آن می شود. انتشار ترک و تقویت ترک علاوه بر این ، شرایط خارجی (مانند شوک لیزری ، چقرمگی شکست خستگی ، درجه حرارت پایین ، اندازه و محتوی دانه ، انرژی تبدیل بحرانی و غیره) تأثیر زیادی بر تحول فاز سخت شدن سرامیک های زیرکونیا دارد. اگر تغییر فاز تنش و تغییرات حجمی زیادی ایجاد کند ، شکستن محصول آسان است. بنابراین ، در طول فرایند تولید ، باید از تأثیر عوامل خارجی بر تغییر فاز و سفت شدن سرامیک های زیرکونیا اجتناب شود.
2. سفت شدن ذرات
سخت شدن ذرات به استفاده از ذرات به عنوان عوامل سفت کننده و افزودن به پودر سرامیک ZrO2 اشاره دارد. اگرچه تأثیر آن به اندازه سبیل و الیاف خوب نیست ، اما اگر نوع ذره ، اندازه ذرات ، محتویات و مواد ماتریس به درستی انتخاب شوند ، هنوز یک اثر چقرمگی خاصی وجود دارد. مزیت آن این است که اجرای آن ساده و آسان است و سخت شدن باعث افزایش مقاومت در دمای بالا و عملکرد خزش در دمای بالا می شود. مکانیسم سخت شدن سفت شدن ذرات عمدتاً شامل تصفیه دانه های ماتریس و چرخش ترک و انشعاب است.
3. تقویت فیبر
اصل سفت شدن الیاف و سبیل این است که کریستال نزدیک به نوک ترک به دلیل تغییر شکل تحت تنش بسته شدن قرار می گیرد ، که تنش خارجی نوک ترک را خنثی می کند ، انتشار ترک را محو می کند و نقش تقویت کننده را ایفا می کند. علاوه بر این ، هنگامی که کریستال ستون ترک منبسط می شود ، هنگام بیرون کشیدن بلور ستون باید بر نیروی اصطکاک غلبه کرد و همچنین در سفت شدن نیز نقش خواهد داشت.
4. خود سخت شدن
با توجه به وجود بلورهای ستونی در سرامیک زیرکونیا ، ترک ها در طول فرآیند شکست سرامیک زیرکونیا منحرف می شوند ، که باعث تغییر و افزایش مسیر انتشار ترک می شود ، به طوری که غیرفعال شدن ترک ها مقاومت در برابر انتشار ترک را افزایش داده و به هدف می رسد. از سخت شدن
5. انتشار سخت کننده
سخت شدن پراکندگی عمدتا به سخت شدن ماتریس سرامیک توسط ذرات چهار ضلعی ZrO2 اشاره دارد. علاوه بر مکانیسم سفت شدن تبدیل فاز ، مکانیسم سفت شدن پراکندگی ذرات فاز دوم نیز وجود دارد. قبل از انتشار ترک ، ابتدا باید بر انرژی کرنش باقی مانده داخلی سرامیک غلبه کرد تا به هدف سخت شدن برسد.
6. میکرو ترک سخت شدن
میکرو ترک به منظور افزودن مواد شکل پذیر در نوک تنش ترک به منظور ایجاد ترک خرد برای دستیابی به هدف پراکندگی تنش ، کاهش نیروی محرک ترک ها و افزایش چقرمگی مواد اشاره دارد. هنگامی که مواد تحت یک مرحله فاز قرار می گیرند ، اغلب منجر به اثرات باقیمانده انرژی کرنش و ریز ترک ها می شود. بنابراین ، اثر سخت شدن گذار فاز قابل توجه است.
7. ترکیب سخت کننده
سخت شدن کامپوزیت به استفاده همزمان از چندین مکانیسم سفت کننده در فرآیند سخت شدن واقعی سرامیک های ZrO2 اشاره دارد ، در نتیجه اثر سفت کننده سرامیک های ZrO2 را بهبود می بخشد. در فرآیند کاربرد واقعی ، مکانیسم سخت کننده خاص با توجه به خواص مختلف مواد سرامیکی زیرکونیا که آماده می شود ، انتخاب می شود.
