Las cerámicas de zirconia tienen propiedades físicas y químicas únicas, como alta dureza, baja conductividad térmica, alto punto de fusión, resistencia a altas temperaturas y corrosión, inercia química y propiedades anfóteras, y sus aplicaciones en cerámicas electrónicas, cerámicas funcionales y cerámicas estructurales se han desarrollado rápidamente. . Como material cerámico técnico especial, tiene amplias perspectivas de aplicación en campos de alta tecnología como la electrónica, la industria aeroespacial, la aviación y la nuclear. Sin embargo, las fatales deficiencias de los materiales cerámicos de circonio son la fragilidad, la baja fiabilidad y la baja repetibilidad. Estas deficiencias han afectado gravemente al ámbito de su aplicación. Solo mejorando la tenacidad a la fractura de las cerámicas de circonio, reconociendo el fortalecimiento y endurecimiento de los materiales y mejorando su confiabilidad y vida útil, la cerámica de circonio puede convertirse realmente en un nuevo material ampliamente utilizado. Por lo tanto, la tecnología de endurecimiento de las cerámicas de zirconia siempre ha sido un punto clave en la investigación de la cerámica. En la actualidad, los métodos de endurecimiento cerámico incluyen principalmente: endurecimiento por cambio de fase, endurecimiento de partículas, endurecimiento de fibras, autoendurecimiento, endurecimiento por dispersión, endurecimiento sinérgico, nano endurecimiento, etc.
1. Endurecimiento por cambio de fase
El endurecimiento por transformación de fase significa que la fase tetragonal metaestable t-ZrO2 sufre una transformación de fase bajo la acción del campo de tensión en la punta de la grieta, formando una fase monoclínica, lo que resulta en una expansión de volumen, formando así una tensión de compresión en la grieta, evitando propagación de grietas y fortalecimiento de la grieta. Además, las condiciones externas (como choque láser, tenacidad a la fractura por fatiga, baja temperatura, tamaño y contenido de grano, energía de transformación crítica, etc.) tienen una gran influencia en el endurecimiento por transformación de fase de las cerámicas de circonio. Si la transformación de fase produce grandes cambios de tensión y volumen, el producto es fácil de romper. Por lo tanto, durante el proceso de producción, se debe evitar la influencia de factores externos en la transformación de fase y el endurecimiento de las cerámicas de circonio.
2. Endurecimiento de partículas
El endurecimiento por partículas se refiere al uso de partículas como agentes endurecedores y añadidos al polvo cerámico de ZrO2. Aunque el efecto no es tan bueno como los bigotes y las fibras, si el tipo de partícula, el tamaño de partícula, el contenido y el material de la matriz se seleccionan correctamente, todavía existe un cierto efecto de tenacidad. Su ventaja es que es simple y fácil de implementar, y el endurecimiento traerá la mejora de la resistencia a altas temperaturas y el rendimiento de fluencia a altas temperaturas. El mecanismo de endurecimiento del endurecimiento de partículas incluye principalmente el refinado de los granos de la matriz y el torneado y la bifurcación de grietas.
3. Endurecimiento de la fibra
El principio del endurecimiento de fibras y bigotes es que el cristal cerca de la punta de la grieta se somete a una tensión de cierre debido a la deformación, que compensa la tensión externa en la punta de la grieta, atenúa la propagación de la grieta y juega un papel de endurecimiento. Además, cuando se expande el cristal columnar de la grieta, la fuerza de fricción debe superarse cuando se extrae el cristal columnar, y también desempeñará un papel en el endurecimiento.
4. Autoendurecimiento
Debido a la existencia de cristales columnares en las cerámicas de zirconia, las grietas se desviarán durante el proceso de fractura de las cerámicas de zirconia, lo que cambiará y aumentará el camino de propagación de grietas, de modo que la pasivación de grietas aumenta la resistencia a la propagación de grietas y logra el propósito. de endurecimiento.
5. Endurecimiento por difusión
El endurecimiento por dispersión se refiere principalmente al endurecimiento de la matriz cerámica por las partículas tetragonales de ZrO2. Además del mecanismo de endurecimiento por transformación de fase, también existe el mecanismo de endurecimiento por dispersión de las partículas de la segunda fase. Antes de que la grieta se propague, la energía de deformación residual interna de la propia cerámica debe superarse primero, para lograr el propósito de endurecimiento.
6. Endurecimiento de microgrietas
El endurecimiento por microgrietas se refiere a la adición de materiales dúctiles en la punta de tensión de la grieta para producir microgrietas para lograr el propósito de dispersar la tensión, reducir la fuerza impulsora de las grietas y aumentar la tenacidad del material. Cuando el material sufre una transición de fase, a menudo da como resultado efectos de energía de deformación residual y microfisuras. Por lo tanto, el efecto del endurecimiento de la transición de fase es significativo.
7. Endurecimiento compuesto
El endurecimiento compuesto se refiere al uso simultáneo de varios mecanismos de endurecimiento en el proceso de endurecimiento real de las cerámicas de ZrO2, mejorando así el efecto de endurecimiento de las cerámicas de ZrO2. En el proceso de aplicación real, el mecanismo de endurecimiento específico se selecciona de acuerdo con las diferentes propiedades del material cerámico de circonio a preparar.
