Zirkoniatiilet erikoislaatuisille tulenkestävälle materiaalille
Käyttämällä raaka-aineina teollista zirkoniumoksidia ja alumiinioksidia, erittäin hienoa jauhatusta, tiukkaa hiukkaskoon hallintaa ja tavanomaisia prosesseja, voidaan valmistaa lujaa ja sitkeää zirkonialumiinioksidikomposiittikeramiikkaa. Tämä zirkoniumtiili on erikoislaatuista tulenkestävää materiaalia.
Tutkimustulokset osoittavat, että alumiinioksidin lisääminen zirkoniumoksidimatriisiin voi tehokkaasti estää zirkoniumoksidirakeiden kasvua, mikä on edullista metastabiilien tetragonaalisten zirkoniumoksidirakeiden olemassaololle, mikä parantaa materiaalin lujuutta ja murtolujuutta. Kun alumiinioksidin massaosuus on 20 %, komposiittikeramiikan taivutuslujuus saavuttaa 676,7 MPa ja murtolujuus saavuttaa 10 MPa/m². Faasimuunnoskarkaisun ja hiukkasdispersiokarkaisun yhdistelmä parantaa keraamisten komposiittimateriaalien mekaanisia ominaisuuksia.
Alumiinioksidimikrojauheen valmistus lämpöhajotusmenetelmällä, zirkoniumoksidin ultrahienojauheen valmistus kemiallisella yhteissaostusmenetelmällä ja zirkoniumoksidi/alumiinioksidikomposiittikeramiikan valmistus sopivilla prosesseilla. Uskotaan, että alumiinioksidin lisääminen voi estää zirkoniumoksidirakeiden kasvua ja parantaa matriisin lujuutta ja sitkeyttä. Kun alumiinioksidin massaosuus saavuttaa 30 %, eilisen 1600 asteessa poltetun keramiikan taivutuslujuus on 968 MPa ja murtolujuus 13,7 MPa/cm ².
Zirkoniumoksidin lisääminen korundin tulenkestäviin materiaaleihin jade-zirkoniumoksidikomposiittimateriaalien valmistamiseksi on esimerkki faasimuunnosvahvistus-, karkaisu- ja mikrohalkeamien karkaisuteorioiden soveltamisesta tulenkestävissä materiaaleissa. Korundi-zirkoniumoksidinäytteen jäähdytysprosessin aikana zirkoniumoksidi käy läpi faasimuutoksen, jolloin materiaaliin muodostuu tietty määrä mikrohalkeamia, mikä on hyödyllistä materiaalin mekaanisen lujuuden ja sitkeyden parantamiseksi. Kun lisätyn zirkoniumoksidin määrä on pieni, materiaalissa olevien mikrohalkeamien määrä ei ole merkittävä, millä on vain vähän vaikutusta korundin tulenkestävän materiaalin lujuuteen; Kun ulkoinen määrä on liian suuri (kuten saavuttaa massaosuuden 9 % tai enemmän), materiaalissa olevien mikrohalkeamien suuren määrän vuoksi materiaalin taivutuslujuus heikkenee.
Käyttämällä raaka-aineina korundia, synteettistä mulliittia ja monokliinistä zirkoniumoksidia, seos muodostetaan isostaattisella puristamalla ja poltetaan 1650-1700 asteessa. Näytteen taivutuslujuuden lämpötilavaihtelun laki on, että lujuus ensin kasvaa lämpötilan myötä siirtymälämpötilaan asti ja sitten laskee lämpötilan noustessa. Tämä johtuu lämpölaajenemiserosta eri kidefaasien välillä ja paikallisesta mikrohalkeamien silloittumisesta. Siirtymälämpötila on välillä 800-900 astetta, ja zirkoniumoksidin martensiittisen muunnoksen vuoksi "laakso" on ominaisuus 1000-1200 asteessa, ja laakson pohja on 1100 astetta.
