Les céramiques en zircone ont des propriétés physiques et chimiques uniques, telles qu'une dureté élevée, une faible conductivité thermique, un point de fusion élevé, une résistance à haute température et à la corrosion, une inertie chimique et des propriétés amphotères, et leurs applications dans les céramiques électroniques, les céramiques fonctionnelles et les céramiques structurelles se sont développées rapidement . En tant que matériau céramique technique spécial, il a de larges perspectives d'application dans les domaines de haute technologie tels que l'électronique, l'aérospatiale, l'aviation et l'industrie nucléaire. Cependant, les défauts fatals des matériaux céramiques en zircone sont la fragilité, la faible fiabilité et la faible répétabilité. Ces insuffisances ont sérieusement affecté le champ de son application. Ce n'est qu'en améliorant la résistance à la fracture de la céramique de zircone, en réalisant le renforcement et la trempe des matériaux et en améliorant sa fiabilité et sa durée de vie, que la céramique de zircone peut vraiment devenir un nouveau matériau largement utilisé. Par conséquent, la technologie de trempe des céramiques en zircone a toujours été un point névralgique de la recherche sur la céramique. À l'heure actuelle, les méthodes de trempe céramique comprennent principalement : la trempe par changement de phase, la trempe particulaire, la trempe des fibres, l'auto-trempe, la trempe par dispersion, la trempe synergique, la nano-trempe, etc.
1. Durcissement par changement de phase
Le durcissement par transformation de phase signifie que la phase tétragonale métastable t-ZrO2 subit une transformation de phase sous l'action du champ de contraintes au fond de fissure, formant une phase monoclinique, entraînant une expansion de volume, formant ainsi une contrainte de compression sur la fissure, empêchant propagation de fissure et renforcement de la fissure. De plus, les conditions externes (telles que le choc laser, la ténacité à la rupture par fatigue, les basses températures, la taille et la teneur des grains, l'énergie de transformation critique, etc.) ont une grande influence sur la trempe par transformation de phase des céramiques en zircone. Si la transformation de phase produit d'importants changements de contrainte et de volume, le produit est facile à casser. Par conséquent, pendant le processus de production, l'influence de facteurs externes sur la transformation de phase et la trempe des céramiques en zircone doit être évitée.
2. Durcissement des particules
Le durcissement des particules fait référence à l'utilisation de particules comme agents de durcissement et ajoutées à la poudre de céramique ZrO2. Bien que l'effet ne soit pas aussi bon que les trichites et les fibres, si le type de particules, la taille des particules, la teneur et le matériau de la matrice sont correctement sélectionnés, il existe toujours un certain effet de ténacité. Son avantage est qu'il est simple et facile à mettre en œuvre, et la trempe apportera l'amélioration de la résistance à haute température et des performances de fluage à haute température. Le mécanisme de durcissement du durcissement des particules comprend principalement le raffinage des grains de la matrice et le retournement et la bifurcation des fissures.
3. Renforcement des fibres
Le principe de la trempe des fibres et des trichites est que le cristal proche du fond de fissure est soumis à une contrainte de fermeture due à la déformation, qui compense la contrainte externe au fond de fissure, émousse la propagation de la fissure et joue un rôle de durcissement. De plus, lorsque le cristal colonnaire de fissure est dilaté, la force de frottement doit être surmontée lorsque le cristal colonnaire est retiré, et il jouera également un rôle dans le durcissement.
4. Autodurcissable
En raison de l'existence de cristaux colonnaires dans la céramique de zircone, les fissures seront déviées pendant le processus de fracture de la céramique de zircone, ce qui modifiera et augmentera le chemin de propagation des fissures, de sorte que la passivation des fissures augmente la résistance à la propagation des fissures et atteint l'objectif de durcissement.
5. Durcissement par diffusion
Le durcissement par dispersion fait principalement référence au durcissement de la matrice céramique par les particules tétragonales de ZrO2. En plus du mécanisme de durcissement par transformation de phase, il existe également le mécanisme de durcissement par dispersion des particules de seconde phase. Avant que la fissure ne se propage, l'énergie de déformation résiduelle interne de la céramique elle-même doit d'abord être surmontée, afin d'atteindre l'objectif de trempe.
6. Durcissement des microfissures
Le durcissement des microfissures fait référence à l'ajout de matériaux ductiles à l'extrémité de la contrainte de fissure pour produire des microfissures afin d'atteindre l'objectif de disperser la contrainte, de réduire la force motrice des fissures et d'augmenter la ténacité du matériau. Lorsque le matériau subit une transition de phase, il en résulte souvent des effets d'énergie de déformation résiduelle et des microfissures. Par conséquent, l'effet du durcissement par transition de phase est important.
7. Durcissement composé
Le durcissement composite fait référence à l'utilisation simultanée de plusieurs mécanismes de durcissement dans le processus de durcissement réel des céramiques ZrO2, améliorant ainsi l'effet de durcissement des céramiques ZrO2. Dans le processus d'application proprement dit, le mécanisme de trempe spécifique est sélectionné en fonction des différentes propriétés du matériau céramique à base de zircone à préparer.
