Zirkoniastenen voor vuurvaste materialen van speciale kwaliteit
Door industrieel zirkoniumoxide en aluminiumoxide als grondstoffen te gebruiken, ultrafijn slijpen, strikte controle van de deeltjesgrootte en conventionele processen, kan composietkeramiek van zirkoniumoxide-aluminiumoxide met hoge sterkte en hoge taaiheid worden geproduceerd. Deze zirkoniasteen is een vuurvast materiaal van speciale kwaliteit.
De onderzoeksresultaten geven aan dat het toevoegen van aluminiumoxide aan de zirkoniumoxidematrix de groei van zirkoniumoxidekorrels effectief kan remmen, wat gunstig is voor het bestaan van metastabiele tetragonale zirkoniumoxidekorrels, waardoor de sterkte en breuktaaiheid van het materiaal wordt verbeterd. Wanneer de massafractie van aluminiumoxide 20% bedraagt, bereikt de buigsterkte van het composietkeramiek 676,7 MPa en de breuktaaiheid 10 MPa/m². De combinatie van fasetransformatie-harding en deeltjesdispersie-harding verbetert de mechanische eigenschappen van keramische composietmaterialen.
Bereiding van micropoeder van aluminiumoxide door thermische ontledingsmethode, bereiding van ultrafijn zirkoniumoxidepoeder door middel van chemische co-precipitatiemethode, en bereiding van composietkeramiek van zirkoniumoxide en aluminiumoxide via geschikte processen. Er wordt aangenomen dat het toevoegen van aluminiumoxide de groei van zirkoniumoxidekorrels kan remmen en de sterkte en taaiheid van de matrix kan verbeteren. Wanneer de massafractie van aluminiumoxide 30% bereikt, is de buigsterkte van keramiek uit de vorige fase, gebakken op 1600 graden, 968 MPa, en de breuktaaiheid 13,7 MPa/cm².
Het toevoegen van zirkoniumoxide aan vuurvaste materialen van korund om composietmaterialen van jade-zirkoniumoxide te produceren is een voorbeeld van de toepassing van theorieën over fasetransformatieversterking, verharding en microscheurversterking in vuurvaste materialen. Tijdens het koelproces van het korund-zirkoniumoxide-monster ondergaat het zirkoniumoxide een faseovergang, waardoor een bepaald aantal microscheuren in het materiaal ontstaat, wat gunstig is voor het verbeteren van de mechanische sterkte en taaiheid van het materiaal. Wanneer de toegevoegde hoeveelheid zirkoniumoxide klein is, is het aantal microscheurtjes in het materiaal niet significant, wat weinig effect heeft op de sterkte van vuurvaste materialen van korund; Wanneer de externe hoeveelheid te hoog is (zoals het bereiken van een massafractie van 9% of meer), vanwege het grote aantal microscheuren in het materiaal, neemt de buigsterkte van het materiaal af.
Met behulp van korund, synthetische mulliet en monokliene zirkoniumoxide als grondstoffen, wordt het mengsel gevormd door isostatisch persen en gebakken bij 1650-1700 graden. De wet van temperatuurvariatie van de buigsterkte van het monster is dat de sterkte eerst toeneemt met de temperatuur tot de overgangstemperatuur, en vervolgens afneemt met toenemende temperatuur. Dit komt door de mismatch bij thermische uitzetting tussen verschillende kristalfasen en de lokale overbrugging van microscheuren. De overgangstemperatuur ligt tussen 800-900 graden, en vanwege de martensitische transformatie van zirkoniumoxide is er een "dal"-karakteristiek bij 1000-1200 graden, met de valleibodem op 1100 graden.
