Цирконият обикновено има три кристални форми: моноклинен ZrO2(m-ZrO2), тетрагонален цирконий (t-ZrO2) и кубичен ZrO2(c-ZrO2). Под 1170 градуса е стабилната температура на m-ZrO2, а плътността му е 5,68g cm-3; 1170 градуса до 2370 градуса е стабилният диапазон на t-ZrO2, а плътността му е 6,10g cm-3; 2370 градуса до 2680 градуса е стабилният диапазон на c-ZrO2има плътност 6,27g·cm-3. Поради промените във външните условия, кристалните форми на циркония могат да се трансформират една в друга. При 1100 ~ 1200 градуса, m-ZrO2ще се трансформира в t-ZrO2; t-ZrO2 ще се трансформира в c-ZrO2при около 2370 градуса; Образуването на ядра е трудно, което води до изоставане в температурата на трансформация и обикновено се трансформира в m-ZrO2при 850 ~ 1000 градуса. Връзката между ZrO2кристалната трансформация се изразява като: m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2решение.
Втвърдяване на цирконий в огнеупори
Добавяне на ZrO2за подобряване на производителността на оригиналния огнеупорен материал, особено за подобряване на неговата устойчивост на термичен шок, е неделимо от заздравяващия ефект на ZrO2. Има много теории за механизма на закаляване на ZrO2и в момента се разпознават следните.
1. Индуцирана от стрес фазова трансформация закаляване
ZrO2в огнеупорната матрица ще съществува под формата на t-ZrO2при температурата на изпичане; когато се охлади, той ще се трансформира в m-ZrO2, придружено от увеличение на обема от 7 процента . Но ограничена от заобикалящата матрица, температурата на преход от t-ZrO2към m-ZrO2капки. Като направи тази промяна в свойствата на матрицата, t-ZrO2може да се поддържа при стайна температура. Преходът от t-ZrO2към m-ZrO2се задейства само когато матрицата около ZrO2намалява неговия ефект на ограничаване поради външна сила. Външната енергия се консумира поради фазовата трансформация, за да се постигне втвърдяване на материала.
2. Закаляване на микропукнатини
В композитния материал, съдържащ ZrO2, ако размерът на частиците на t-ZrO2е по-голям от критичния диаметър, обемното разширение, генерирано при t-ZrO2се трансформира в m-ZrO2ще причини повече микропукнатини близо до m-ZrO2. Когато главната пукнатина е подложена на термично напрежение или други външни сили, част от енергията ще се изразходва при среща с тези микропукнатини, което ще увеличи енергията, необходима за главната пукнатина, за да се разшири до определена степен, като по този начин се постигне заздравяване на материала.
3. Отклоняване на пукнатини и закаляване на огъване
В многофазните материали, поради несъответствието между различните фази, основната пукнатина ще бъде наклонена и отклонена до известна степен, когато преминава около частиците на втората фаза, удължавайки разстоянието на разпространение на пукнатината, което ще изразходва повече движеща сила, необходима за разпространението на пукнатината , така че да се постигне ефектът на заздравяване на материала. Механизмът на закаляване на циркониевия оксид е много сложен, но е сигурно, че циркониевият закален материал е поне резултат от едновременното действие на горните два различни механизма на закаляване.
