طوب الزركونيا للمواد المقاومة للحرارة ذات الدرجة الخاصة
من خلال استخدام الزركونيا والألومينا الصناعية كمواد خام، والطحن متناهية الصغر، والتحكم الصارم في حجم الجسيمات، والعمليات التقليدية، يمكن إنتاج سيراميك مركب من الألومينا والزركونيا عالي القوة والصلابة. إن طوب الزركونيا هذا عبارة عن مادة حرارية من الدرجة الخاصة.
تشير نتائج البحث إلى أن إضافة الألومينا إلى مصفوفة الزركونيا يمكن أن يمنع بشكل فعال نمو حبيبات الزركونيا، وهو أمر مفيد لوجود حبيبات الزركونيا الرباعية شبه المستقرة، وبالتالي تحسين قوة المادة وصلابة الكسر. عندما تكون نسبة كتلة الألومينا 20%، تصل قوة الانثناء للسيراميك المركب إلى 676.7MPa، وتصل صلابة الكسر إلى 10MPa/m². إن الجمع بين تشديد تحويل الطور وتقوية تشتت الجسيمات يعزز الخواص الميكانيكية للمواد الخزفية المركبة.
تحضير مسحوق الألومينا الصغير بطريقة التحلل الحراري، تحضير مسحوق الزركونيا متناهية الصغر بطريقة الترسيب الكيميائي المشترك، وتحضير سيراميك الزركونيا/الألومينا المركب من خلال العمليات المناسبة. ويعتقد أن إضافة الألومينا يمكن أن يمنع نمو حبيبات الزركونيا ويحسن قوة ومتانة المصفوفة. عندما يصل الجزء الكتلي من الألومينا إلى 30%، تكون قوة الانثناء لسيراميك الطور الأمس الذي تم حرقه عند 1600 درجة 968 ميجا باسكال، وصلابة الكسر 13.7 ميجا باسكال/سم ².
تعد إضافة الزركونيا إلى المواد المقاومة للحرارة من اكسيد الالمونيوم لإنتاج مواد مركبة من الزركونيا اليشم مثالاً على تطبيق نظريات تقوية تحول الطور، والتشديد، وتقوية الشقوق الدقيقة في المواد المقاومة للحرارة. أثناء عملية التبريد لعينة زركونيا اكسيد الالمونيوم، يمر الزركونيا بمرحلة انتقالية، مما يشكل عددًا معينًا من الشقوق الدقيقة داخل المادة، وهو أمر مفيد لتحسين القوة الميكانيكية وصلابة المادة. عندما تكون كمية الزركونيا المضافة صغيرة، فإن عدد الشقوق الدقيقة في المادة ليس كبيرًا، مما يكون له تأثير ضئيل على قوة المواد المقاومة للحرارة اكسيد الالمونيوم؛ عندما تكون الكمية الخارجية عالية جدًا (مثل الوصول إلى جزء كتلي بنسبة 9٪ أو أكثر)، نظرًا للعدد الكبير من الشقوق الدقيقة في المادة، تنخفض قوة الانثناء للمادة.
باستخدام اكسيد الالمونيوم، الموليت الصناعي، والزركونيا أحادية الميل كمواد خام، يتم تشكيل الخليط عن طريق الضغط المتوازن والحرق عند درجة حرارة 1650-1700 درجة. قانون التغير في درجة حرارة قوة الانثناء للعينة هو أن القوة تزداد أولاً مع درجة الحرارة حتى درجة الحرارة الانتقالية، ثم تتناقص مع زيادة درجة الحرارة. ويرجع ذلك إلى عدم تطابق التمدد الحراري بين المراحل البلورية المختلفة والجسر المحلي للشقوق الصغيرة. تتراوح درجة الحرارة الانتقالية بين 800-900 درجة، وبسبب التحول المارتنسيتي للزركونيا، هناك خاصية "الوادي" عند 1000-1200 درجة، مع قاع الوادي عند 1100 درجة.
