科众陶瓷厂上文给大家介绍了氧化锆陶瓷的(de)相(xiang)变过(guo)程，下(xia)面我们一起来了(le)解下(xia)氧化锆相(xiang)变增韧机理(li)。

四方(fang)(fang)相(xiang)氧(yang)化(hua)锆受外力(li)（温度(du)和应力(li)）的(de)影响，氧(yang)化(hua)锆从四方(fang)(fang)结构向(xiang)单斜结构转变时产(chan)生效(xiao)应，吸收破坏的(de)能量，抑制(zhi)裂纹的(de)变化(hua)和延伸。此变化(hua)称(cheng)为(wei)马氏体(ti)转变。可分为(wei)烧成(cheng)冷(leng)却过程(cheng)中(zhong)相(xiang)变和使(shi)用过程(cheng)中(zhong)相(xiang)变，前(qian)者(zhe)是温度(du)诱导，后者(zhe)是应力(li)诱导。

氧化锆相变(bian)增(zeng)韧机理，主要由如下理论(lun)组(zu)成(cheng)。

t→m相变尺寸(cun)效应(ying)示意图(tu)

解析：

临(lin)界尺(chi)寸dc。d>dc的(de)(de)晶粒(li)，室(shi)温下(xia)已(yi)经转变为(wei)m相；d<dc的(de)(de)晶粒(li)，室(shi)温下(xia)仍(reng)保留(liu)为(wei)t相；只有d<dc的(de)(de)晶粒(li)，才可能(neng)产生(sheng)韧(ren)化作用。

应力(li)诱发(fa)相(xiang)变(bian)的(de)(de)临界(jie)粒径d1。t相(xiang)的(de)(de)稳定(ding)性随粒径的(de)(de)减小(xiao)而增加。当(dang)承载时，裂纹尖端应力(li)能诱发(fa)部分颗粒产生t&harr;m相(xiang)变(bian)。

诱发显(xian)维裂纹(wen)的临界直径dm。当d>dc的晶(jing)粒室(shi)温下(xia)为m相(xiang)，由于相(xiang)变(bian)的体积(ji)效(xiao)应，产(chan)生显(xian)微(wei)裂纹(wen)或应力(li)。d>dm的晶(jing)粒相(xiang)变(bian)时(shi)，相(xiang)变(bian)产(chan)生的积(ji)累(lei)变(bian)形(xing)大，诱发显(xian)微(wei)裂纹(wen)。dc>d>dm的晶(jing)粒相(xiang)变(bian)时(shi)，相(xiang)变(bian)产(chan)生的积(ji)累(lei)变(bian)形(xing)小(xiao)，不足诱发显(xian)维裂纹(wen)，当其周围存在残余应力(li)。

其相变增韧机制主要有：应力诱导相变、相变诱导微裂纹增韧，残余应力增韧等。

a、应力诱导相变增韧

部分稳定的氧化锆陶瓷，四方相颗(ke)粒(li)分布于基体(ti)中(zhong)。当基体(ti)对ZrO2颗(ke)粒(li)有(you)足(zu)够(gou)的压应力，而ZrO2的颗(ke)粒(li)度又(you)足(zu)够(gou)小，则其相变温度可(ke)降至室(shi)温以下，这样在室(shi)温时(shi)ZrO2仍可(ke)以保持四方相。

氧(yang)化锆中(zhong)四(si)方相向单斜(xie)相的转变(bian)可(ke)通过应(ying)力诱发(fa)产生。当材料(liao)受(shou)到外界拉应(ying)力时，基体对(dui)ZrO2的压抑作用得到松(song)弛，ZrO2颗粒即发(fa)生四(si)方相到单斜(xie)相的转变(bian)，这(zhei)种相变(bian)将吸收能量而使裂(lie)纹尖(jian)端的应(ying)力场松(song)弛，增加(jia)裂(lie)纹扩展阻力，从(cong)而大幅(fu)度(du)提高陶瓷材料(liao)的韧(ren)性。

1）ZrO2晶粒(li)在室温(wen)下(xia)已经转化为m相，d<dc的晶粒(li)室温(wen)下(xia)保留部(bu)分t相，才可能产生相变增韧作用。

2）相(xiang)数量对陶瓷(ci)韧性(xing)的(de)(de)提高有直接影响，全t相(xiang)的(de)(de)TZP材(cai)料(liao)是相(xiang)变(bian)增韧效果最(zui)明(ming)显的(de)(de)材(cai)料(liao)。

3）相(xiang)(xiang)稳定性随晶粒直径(jing)减小而增(zeng)大，因此，只(zhi)有d>d1的室温(wen)亚稳t相(xiang)(xiang)才(cai)会对(dui)相(xiang)(xiang)变(bian)韧(ren)化作出贡(gong)献。

b、微裂纹增韧

部分(fen)稳定(ding)的(de)ZrO2陶(tao)瓷在冷却过程(cheng)中，存在相(xiang)变，在基体中产生分(fen)布均匀(yun)的(de)微(wei)(wei)裂(lie)纹(wen)。当材(cai)料(liao)受力(li)时，主(zhu)裂(lie)纹(wen)扩展过程(cheng)中碰到原(yuan)有微(wei)(wei)裂(lie)纹(wen)会分(fen)叉和改变方向，从而(er)分(fen)散主(zhu)裂(lie)纹(wen)尖(jian)端能量，提高了断裂(lie)能，称为微(wei)(wei)裂(lie)纹(wen)增韧。

微裂(lie)纹的(de)产(chan)生(sheng)：

1）自(zi)发相(xiang)(xiang)变(bian)微裂(lie)纹，即d>dm的晶粒(li)相(xiang)(xiang)变(bian)时，相(xiang)(xiang)变(bian)产生的积累变(bian)形(xing)大，诱发显维(wei)裂(lie)纹。

2）应(ying)力(li)诱(you)发相变微裂纹，当承载(zai)时，裂纹尖端(duan)应(ying)力(li)能(neng)诱(you)发一部分d1&lt;d<d< font="">c的(de)颗(ke)粒产(chan)生(sheng)t－m相变，并诱(you)发出极(ji)细小的(de)微裂纹。

c、残余应力增韧

dc>d>dm的晶粒相变时，相变产生的积累变形小，不足诱发显维裂纹(wen)，其周围(wei)存在残余压应力，导致材料强度和(he)韧性(xing)的提高。

解析：脆性断裂通常(chang)是在(zai)(zai)张应力作用下(xia),自表(biao)(biao)面开始,如果在(zai)(zai)表(biao)(biao)面造成一层(ceng)残(can)余压应力层(ceng),则在(zai)(zai)材料使用过程中表(biao)(biao)面受到拉伸破(po)坏之前首先(xian)要克服表(biao)(biao)面上(shang)的残(can)余压应力。

在了解了氧化锆的相变增韧机理之后，使我们对氧化锆陶瓷材料的使用更加放心，其优良特性深得众多工厂喜爱，氧化锆陶瓷可进行定制加工后制成为陶瓷棒，陶瓷板，陶瓷环等多种陶瓷零件。