Cirkonijska keramika ima jedinstvena fizička i kemijska svojstva, poput visoke tvrdoće, niske toplinske vodljivosti, visoke tališta, otpornosti na visoke temperature i koroziju, kemijske inertnosti i amfoternih svojstava, a njihova primjena u elektronskoj keramici, funkcionalnoj keramici i strukturnoj keramici brzo se razvila . Kao poseban tehnički keramički materijal, ima široku perspektivu primjene u visokotehnološkim područjima kao što su elektronika, zrakoplovstvo, zrakoplovstvo i nuklearna industrija. Međutim, fatalni nedostaci cirkonij keramičkih materijala su lomljivost, niska pouzdanost i niska ponovljivost. Ovi nedostaci ozbiljno su utjecali na opseg njegove primjene. Samo poboljšanjem žilavosti keramike od cirkona, postizanjem jačanja i otvrdnjavanja materijala te poboljšanjem pouzdanosti i vijeka trajanja, cirkonij keramika može zaista postati široko korišteni novi materijal. Stoga je tehnologija pooštravanja cirkonij keramike uvijek bila žarište keramičkih istraživanja. Trenutno keramičke metode kaljenja uglavnom uključuju: kaljenje sa promjenom faze, kaljenje čestica, kaljenje vlakana, samokaljenje, disperzijsko kaljenje, sinergističko kaljenje, nano-kaljenje itd.
1. Pooštravanje promjene faze
Pooštravanje fazne transformacije znači da metastabilna tetragonalna faza t-ZrO2 prolazi kroz faznu transformaciju pod djelovanjem polja naprezanja na vrhu pukotine, tvoreći monokliničku fazu, što rezultira ekspanzijom volumena, stvarajući pritom tlačno naprezanje, čime se sprječava širenje pukotine i jačanje pukotine. Osim toga, vanjski uvjeti (poput laserskog udara, žilavosti pri zamornom lomljenju, niske temperature, veličine i sadržaja zrna, kritične energije transformacije itd.) Imaju veliki utjecaj na očvršćivanje keramike od cirkonijevog dioksida. Ako fazna transformacija proizvodi velike promjene naprezanja i volumena, proizvod se lako može slomiti. Stoga bi tijekom procesa proizvodnje trebalo izbjegavati utjecaj vanjskih faktora na faznu transformaciju i očvršćivanje cirkonij keramike.
2. Ojačavanje čestica
Očvršćivanje čestica odnosi se na upotrebu čestica kao sredstava za učvršćivanje i dodanih u ZrO2 keramički prah. Iako učinak nije tako dobar kao brkovi i vlakna, ako su vrsta čestica, veličina čestica, sadržaj i materijal matrice pravilno odabrani, ipak postoji određeni učinak žilavosti. Njegova prednost je što je jednostavna i laka za implementaciju, a pooštravanje će poboljšati čvrstoću pri visokim temperaturama i performanse puzanja pri visokim temperaturama. Mehanizam pooštravanja očvršćavanja čestica uglavnom uključuje oplemenjivanje zrna matrice i okretanje pukotina i bifurkaciju.
3. Ojačavanje vlakana
Princip učvršćivanja vlakana i brkova je da kristal blizu vrha pukotine bude izložen naprezanju pri zatvaranju uslijed deformacije, koja kompenzira vanjsko naprezanje na vrhu pukotine, otupljuje širenje pukotine i igra ulogu učvršćivanja. Osim toga, kada se stupičasti kristal pukotine proširi, sila trenja mora se nadvladati pri izvlačenju stubnog kristala, a također će imati ulogu u učvršćivanju.
4. Samoojačavajuće
Zbog postojanja stupovastih kristala u cirkonij keramici, pukotine će se tijekom procesa loma cirkonij keramike skrenuti, što će promijeniti i povećati put širenja pukotina, tako da pasivizacija pukotina povećava otpornost na širenje pukotina i postiže svrhu pooštravanja.
5. Difuzijsko kaljenje
Ojačavanje disperzije uglavnom se odnosi na očvršćivanje keramičke matrice tetragonalnim ZrO2 česticama. Osim mehanizma za kaljenje fazne transformacije, postoji i mehanizam za kaljenje disperzije čestica druge faze. Prije nego se pukotina proširi, mora se prijeći unutarnja zaostala energija naprezanja same keramike kako bi se postigla svrha kaljenja.
6. Ojačavanje mikro-pukotina
Očvršćivanje mikropukotina odnosi se na dodavanje duktilnih materijala na vrh naprezanja pukotine radi stvaranja mikropukotina radi postizanja svrhe raspršivanja naprezanja, smanjenja pokretačke sile pukotina i povećanja žilavosti materijala. Kada materijal prolazi kroz fazni prijelaz, to često rezultira efektima zaostale energije deformacije i mikropukotinama. Stoga je učinak pooštravanja faznog prijelaza značajan.
7. Složeno kaljenje
Kompozitno kaljenje odnosi se na istovremenu upotrebu nekoliko mehanizama za kaljenje u stvarnom procesu kaljenja ZrO2 keramike, čime se poboljšava učinak kaljenja ZrO2 keramike. U samom postupku nanošenja odabire se poseban mehanizam za kaljenje prema različitim svojstvima cirkonij keramičkog materijala koji se priprema.
