Zirkoniakeramiikalla on ainutlaatuisia fyysisiä ja kemiallisia ominaisuuksia, kuten korkea kovuus, alhainen lämmönjohtavuus, korkea sulamispiste, korkean lämpötilan ja korroosion kestävyys, kemiallinen inertiteetti ja amfoteeriset ominaisuudet sekä niiden käyttö elektronisessa keramiikassa, funktionaalisessa keramiikassa ja rakenteellisessa keramiikassa ovat kehittyneet nopeasti. Erityisenä teknisenä keraamisena materiaalina sillä on laajat sovellusnäkymät korkean teknologian aloilla, kuten elektroniikka-, ilmailu-, ilmailu- ja ydinvoimateollisuudessa. Zirkoniakeramisten materiaalien kohtalokkaita puutteita ovat kuitenkin hauraus, heikko luotettavuus ja alhainen toistettavuus. Nämä puutteet ovat vaikuttaneet vakavasti sen soveltamisalaan. Zirkoniakeramiikan murtumakovuutta parantamalla, materiaalien vahvistamisen ja karkaisun oivaltamalla sekä parantamalla sen luotettavuutta ja käyttöikaa zirkoniakeramiikasta voi todella tulla laajalti käytetty uusi materiaali. Siksi zirkoniakeramiikan karkeustekniikka on aina ollut keraamisia tutkimuspisteitä. Tällä hetkellä keraamisia karkaistusmenetelmiä ovat pääasiassa: faasin muutoksen kovetteet, hiukkasten karkaisukset, kuitujen karkaisukset, itsekondensaatiot, dispersiokondensaatio, synergistinen karkailu, nanokondensointi jne.
1. Vaihemuutoksen koveteminen
Faasin muunnoskarkaistus tarkoittaa, että metastabiili tetragonaalinen vaihe t-ZrO2 käy läpi faasimuunnoksen crack-kärjen stressikentän toiminnassa muodostaen monokliinisen faasin, mikä johtaa volyymin laajenemiseen, mikä muodostaa puristusrasituksen halkeamalle, estää halkeamien etenemisen ja vahvistaa halkeamaa. Lisäksi ulkoisilla olosuhteilla (kuten lasershokki, väsymismurtuman sitkeys, alhainen lämpötila, raekoko ja -sisältö, kriittinen muunnosenergia jne.) on suuri vaikutus zirkoniakeramiikan vaihemuutoksen kovettumiseen. Jos vaihemuunnos aiheuttaa suuria stressi- ja volyymimuutoksia, tuote on helppo rikkoa. Sen vuoksi olisi tuotantoprosessin aikana vältettävä ulkoisten tekijöiden vaikutusta zirkoniakeramiikan vaihemuutokseen ja kovettumiseen.
2. Hiukkasten karkeus
Hiukkasten karkeulla tarkoitetaan hiukkasten käyttöä karkeina aineina ja lisättynä ZrO2-keraamiseen jauheeseen. Vaikka vaikutus ei ole yhtä hyvä kuin viikset ja kuidut, jos hiukkastyyppi, hiukkaskoko, sisältö ja matriisimateriaali valitaan oikein, on silti tietty kovuusvaikutus. Sen etuna on, että se on yksinkertainen ja helppo toteuttaa, ja karkeus tuo korkean lämpötilan lujuuden ja korkean lämpötilan hiipimistehon paranemisen. Hiukkaskarkaisemisen kovettumismekanismiin kuuluu pääasiassa matriisinjyvien hiominen sekä halkeamien sorvaus ja kaksijakoisu.
3. Kuitujen karkeus
Kuitujen ja viiksien kovettumisen periaate on, että halkeaman kärjen lähellä oleva kristalli aiheuttaa muodonmuutoksesta johtuvan loppustressin, joka tasoittaa halkeamakärjen ulkoista rasitusta, tylsyttää halkeaman etenemistä ja on kovettumisroolissa. Lisäksi, kun halkeamapylväskristallia laajennetaan, kitkavoima on voitettava, kun kolonnakristalli vedetään ulos, ja sillä on myös rooli kovettumassa.
4. Itsekondenssi
Zirkoniakeramiikassa on pylväskiteitä, ja halkeamat taittuvat zirkoniakeramiikan murtumaprosessin aikana, mikä muuttaa ja lisää halkeamien etenemisen polkua niin, että halkeamien passivaatio lisää halkeamien etenemisen vastustuskykyä ja saavuttaa kovettumistarkoituksen.
5. Difuusion koveteminen
Dispersiokondensaatiolla tarkoitetaan pääasiassa keraamisen matriisin karkailua tetragonaalisten ZrO2-hiukkasten avulla. Vaihemuunnoksen karkeusmekanismin lisäksi on myös toisen vaiheen hiukkasten dispersiokondensaatiomekanismi. Ennen kuin halkeama lisääntyy, keramiikan sisäinen jäännöskantaenergia on ensin voitettava, jotta saavutetaan kovettunut tarkoitus.
6. Mikro-halkeaman kovettosa
Mikromurtumakondensoitumisella tarkoitetaan kanavamateriaalien lisäämiseen halkeaman rasituskärjessä mikroraketsien tuottamiseksi, jotta saavutetaan stressin hajottaminen, halkeamien käyttövoiman vähentäminen ja materiaalin kovuus. Kun materiaalissa tapahtuu vaihesiirtymä, se johtaa usein jäljelle jääneille kantaenergiavaikutuksille ja mikrokraateille. Siksi vaihesiirtymän koventamisen vaikutus on merkittävä.
7. Yhdisteen karkeus
Komposiittikondensaattorilla tarkoitetaan useiden karkeusmekanismien samanaikaista käyttöä ZrO2-keramiikan varsinaisessa karkeusprosessissa, mikä parantaa ZrO2-keramiikan kovettumisvaikutusta. Varsinaisessa hakuprosessissa erityinen karkaintamekanismi valitaan valmisteltavan zirkoniakeramiikkamateriaalin eri ominaisuuksien mukaan.
