Хрансформационно-упрочненные
керамические материалы. Возможность упрочнения керамики путем
формирования в ее структуре дефектов в виде включений, находящихся в
метастабильном напряженном состоянии, была показана на керамике из
оксида циркония. Эффект трансформационного упрочнения керамики из
диоксида циркония можно использовать для повышения вязкости других типов
конструкционных керамических материалов, вводя порошки частично
стабилизированного Zr02, подбирая режимы спекания и изучая
взаимодействие фаз.
Диоксид циркония существует в
трех полиморфных модификациях -моноклинной (М), тетрагональной (Т) и
кубической (К):
1200°С 2300 °С
ZrO, <=> ZrO, <=> ZrO,
(М) (Т) (К)
1000 °С 2300 °С
Моноклинная низкотемпературная
модификация при нагреве до температуры -1200 °С переходит в
тетрагональную форму. Этот переход сопровождается объемным сжатием на
4...5 %. При охлаждении до температуры ниже 1000 °С происходит
обратный переход в моноклинную модификацию, а также соответственное
увеличение объема и снижение плотности.
Моноклинная модификация
Zr02 имеет параметры решетки: я = 0,517нм, b = 0,526
нм, с = 0,530 нм, [3 = 80°8' и плотность 5,56 г/см3.
Тетрагональная модификация Zr02 относится к
структурному типу флюорита с параметрами решетки: а = 0,5074
нм, с = 0,5160 нм, плотность 6,10 г/см3. Кубическая
модификация Zr02 образуется при 2300 °С без заметных
объемных изменений и является обратимой формой.
Для достижения высокой прочности
и особенно трещиностойкости керамических материалов используют эффекты,
связанные с полиморфным превращением диоксида циркония из
метастабильной тетрагональной модификации в стабильную моноклинную.
Такое превращение инициируется внешними механическими нагрузками и
приводит к необратимым затратам работы при деформировании и
разрушении материала (рис. 3.13). В системах с дисперсными частицами
диоксида циркония i^nn46™ уникальные материалы,
имеющие прочность при изгибе выше 1500 МПа (рис. 3.14) и трещиностойкость
К1с более 30 МПа-м1/2
[22].
ни обладают также повышенной
устойчивостью к медленному росту трещины и термостойкостью.
явл °ГИМИ
экспеРиментами доказано, что М-УГ-превращение
Zr02 тся бездиффузионным (мартенситным). Исключение
составляют
