Τούβλα ζιρκονίας για πυρίμαχα υλικά ειδικής ποιότητας
Χρησιμοποιώντας βιομηχανική ζιρκονία και αλουμίνα ως πρώτες ύλες, εξαιρετικά λεπτή λείανση, αυστηρό έλεγχο μεγέθους σωματιδίων και συμβατικές διαδικασίες, μπορούν να παραχθούν σύνθετα κεραμικά από αλουμίνα ζιρκονίας υψηλής-αντοχής και σκληρότητας. Αυτό το τούβλο ζιρκονίας είναι ένα ειδικό πυρίμαχο υλικό.
Τα αποτελέσματα της έρευνας υποδεικνύουν ότι η προσθήκη αλουμίνας στη μήτρα ζιρκονίας μπορεί να αναστείλει αποτελεσματικά την ανάπτυξη των κόκκων ζιρκονίας, η οποία είναι ευεργετική για την ύπαρξη μετασταθερών τετραγωνικών κόκκων ζιρκονίας, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή και την ανθεκτικότητα στη θραύση του υλικού. Όταν το κλάσμα μάζας της αλουμίνας είναι 20%, η αντοχή σε κάμψη του σύνθετου κεραμικού φτάνει τα 676,7 MPa και η αντοχή στη θραύση φτάνει τα 10 MPa/m². Ο συνδυασμός σκλήρυνσης μετασχηματισμού φάσης και σκλήρυνσης διασποράς σωματιδίων ενισχύει τις μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων κεραμικών υλικών.
Παρασκευή μικροσκόνης αλουμίνας με μέθοδο θερμικής αποσύνθεσης, παρασκευή εξαιρετικά λεπτής σκόνης ζιρκονίας με μέθοδο χημικής συν-καταβύθισης και παρασκευή σύνθετων κεραμικών ζιρκονίας/αλουμίνας μέσω κατάλληλων διεργασιών. Πιστεύεται ότι η προσθήκη αλουμίνας μπορεί να αναστείλει την ανάπτυξη των κόκκων ζιρκονίας και να βελτιώσει την αντοχή και τη σκληρότητα της μήτρας. Όταν το κλάσμα μάζας της αλουμίνας φτάσει το 30%, η αντοχή σε κάμψη των κεραμικών χθεσινής φάσης που ψήθηκαν στους 1600 μοίρες είναι 968 MPa και η αντοχή σε θραύση είναι 13,7 MPa/cm ².
Η προσθήκη ζιρκονίας σε πυρίμαχα υλικά κορούνδιου για την παραγωγή σύνθετων υλικών ζιρκονίας νεφρίτη είναι ένα παράδειγμα εφαρμογής των θεωριών ενίσχυσης, σκλήρυνσης και σκλήρυνσης μικρορωγμών σε πυρίμαχα υλικά μετασχηματισμού φάσης. Κατά τη διαδικασία ψύξης του δείγματος ζιρκονίου κορούνδιου, το ζιρκόνιο υφίσταται μια μετάβαση φάσης, σχηματίζοντας έναν ορισμένο αριθμό μικρορωγμών μέσα στο υλικό, κάτι που είναι ευεργετικό για τη βελτίωση της μηχανικής αντοχής και σκληρότητας του υλικού. Όταν η ποσότητα ζιρκονίας που προστίθεται είναι μικρή, ο αριθμός των μικρορωγμών στο υλικό δεν είναι σημαντικός, γεγονός που έχει μικρή επίδραση στην αντοχή των πυρίμαχων υλικών από κορούνδιο. Όταν η εξωτερική ποσότητα είναι πολύ υψηλή (όπως η επίτευξη κλάσματος μάζας 9% ή περισσότερο), λόγω του μεγάλου αριθμού μικρορωγμών στο υλικό, η αντοχή σε κάμψη του υλικού μειώνεται.
Χρησιμοποιώντας κορούνδιο, συνθετικό μουλλίτη και μονοκλινική ζιρκονία ως πρώτες ύλες, το μείγμα σχηματίζεται με ισοστατική πίεση και ψήνεται στους 1650-1700 βαθμούς. Ο νόμος της μεταβολής της θερμοκρασίας της αντοχής σε κάμψη του δείγματος είναι ότι η αντοχή αρχικά αυξάνεται με τη θερμοκρασία μέχρι τη θερμοκρασία μετάβασης και στη συνέχεια μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό οφείλεται στην αναντιστοιχία θερμικής διαστολής μεταξύ των διαφορετικών κρυσταλλικών φάσεων και στην τοπική γεφύρωση μικρορωγμών. Η θερμοκρασία μετάβασης είναι μεταξύ 800-900 μοιρών, και λόγω του μαρτενσιτικού μετασχηματισμού της ζιρκονίας, υπάρχει ένα χαρακτηριστικό "κοιλάδας" στους 1000-1200 βαθμούς, με τον πυθμένα της κοιλάδας στους 1100 βαθμούς.
