Le ceramiche in zirconio hanno proprietà fisiche e chimiche uniche, come elevata durezza, bassa conduttività termica, alto punto di fusione, resistenza alle alte temperature e alla corrosione, inerzia chimica e proprietà anfotere, e le loro applicazioni in ceramiche elettroniche, ceramiche funzionali e ceramiche strutturali si sono sviluppate rapidamente . Come materiale ceramico tecnico speciale, ha ampie prospettive di applicazione in settori ad alta tecnologia come l'elettronica, l'aerospaziale, l'aviazione e l'industria nucleare. Tuttavia, i difetti fatali dei materiali ceramici in zirconia sono la fragilità, la bassa affidabilità e la bassa ripetibilità. Tali carenze hanno gravemente compromesso il campo di applicazione della sua applicazione. Solo migliorando la tenacità alla frattura della ceramica in zirconia, realizzando il rafforzamento e l'indurimento dei materiali e migliorandone l'affidabilità e la durata, la ceramica in zirconia può davvero diventare un nuovo materiale ampiamente utilizzato. Pertanto, la tecnologia di tempra delle ceramiche in zirconia è sempre stata un punto di riferimento per la ricerca sulla ceramica. Attualmente, i metodi di tempra della ceramica includono principalmente: tempra a cambiamento di fase, tempra delle particelle, tempra delle fibre, autotemprante, tempra per dispersione, tempra sinergica, nano-tempra, ecc.
1. Indurimento a cambiamento di fase
L'indurimento della trasformazione di fase significa che la fase tetragonale metastabile t-ZrO2 subisce una trasformazione di fase sotto l'azione del campo di sollecitazione all'apice della cricca, formando una fase monoclina, con conseguente espansione del volume, formando così una sollecitazione di compressione sulla fessura, prevenendo propagazione della cricca e rafforzamento della cricca. Inoltre, le condizioni esterne (come shock laser, tenacità alla frattura per fatica, bassa temperatura, granulometria e contenuto, energia di trasformazione critica, ecc.) hanno una grande influenza sull'indurimento a trasformazione di fase delle ceramiche di zirconia. Se la trasformazione di fase produce grandi sollecitazioni e variazioni di volume, il prodotto è facile da rompere. Pertanto, durante il processo di produzione, dovrebbe essere evitata l'influenza di fattori esterni sulla trasformazione di fase e sull'indurimento della ceramica in zirconia.
2. Indurimento delle particelle
L'indurimento delle particelle si riferisce all'uso di particelle come agenti di indurimento e aggiunti alla polvere di ceramica ZrO2. Sebbene l'effetto non sia buono come baffi e fibre, se il tipo di particella, la dimensione delle particelle, il contenuto e il materiale della matrice sono selezionati correttamente, c'è ancora un certo effetto di tenacità. Il suo vantaggio è che è semplice e facile da implementare e l'indurimento porterà al miglioramento della resistenza alle alte temperature e delle prestazioni di scorrimento alle alte temperature. Il meccanismo di indurimento delle particelle include principalmente la raffinazione dei grani della matrice e la tornitura e la biforcazione delle fessure.
3. Indurimento delle fibre
Il principio dell'indurimento delle fibre e dei baffi è che il cristallo vicino alla punta della cricca è soggetto a una sollecitazione di chiusura dovuta alla deformazione, che compensa la sollecitazione esterna sulla punta della cricca, attenua la propagazione della cricca e svolge un ruolo di indurimento. Inoltre, quando il cristallo colonnare della crepa viene espanso, la forza di attrito deve essere superata quando il cristallo colonnare viene estratto e svolgerà anche un ruolo nell'indurimento.
4. Autoindurente
A causa dell'esistenza di cristalli colonnari nella ceramica di zirconia, le cricche verranno deviate durante il processo di frattura della ceramica di zirconia, il che cambierà e aumenterà il percorso di propagazione della cricca, in modo che la passivazione delle cricche aumenti la resistenza alla propagazione della cricca e raggiunga lo scopo di indurimento.
5. Indurimento per diffusione
L'indurimento per dispersione si riferisce principalmente all'indurimento della matrice ceramica da parte delle particelle tetragonali di ZrO2. Oltre al meccanismo di indurimento per trasformazione di fase, esiste anche il meccanismo di indurimento per dispersione delle particelle di seconda fase. Prima che la cricca si propaghi, l'energia di deformazione residua interna della ceramica stessa deve essere prima superata, in modo da raggiungere lo scopo dell'indurimento.
6. Indurimento per micro-cricche
L'indurimento delle microfessure si riferisce all'aggiunta di materiali duttili alla punta della sollecitazione della cricca per produrre microfessure per raggiungere lo scopo di disperdere lo stress, ridurre la forza motrice delle cricche e aumentare la tenacità del materiale. Quando il materiale subisce una transizione di fase, spesso si verificano effetti di energia di deformazione residua e microcricche. Pertanto, l'effetto dell'indurimento della transizione di fase è significativo.
7. Indurimento composto
La tempra composita si riferisce all'uso simultaneo di diversi meccanismi di tempra nell'effettivo processo di tempra della ceramica ZrO2, migliorando così l'effetto di tempra della ceramica ZrO2. Nel processo applicativo vero e proprio, il meccanismo di tempra specifico viene selezionato in base alle diverse proprietà del materiale ceramico di zirconia da preparare.
