Aplicações de cerâmica de zircônia e mudanças de fase,As aplicações tradicionais da cerâmica de zircônia são principalmente como materiais refratários, revestimentos, esmaltes e para fins de fundição, mas com uma melhor compreensão das propriedades termodinâmicas e elétricas da cerâmica de zircônia, tornou-se possível usá-la amplamente como cerâmica estrutural de alto desempenho e materiais dielétricos sólidos. Em particular, o surgimento dos chamados materiais de zircônia endurecida a partir da década de 1970, com uma compreensão mais profunda do processo de mudança de fase da zircônia, levou a uma melhoria significativa nas propriedades mecânicas do material, especialmente na resistência à temperatura ambiente, que está no topo da lista de materiais cerâmicos. A aplicação como componentes mecânicos térmicos e resistentes ao desgaste tem recebido ampla atenção; o uso de propriedades condutoras iônicas do óxido de zircônio como sensores de oxigênio, células de combustível e elementos de aquecimento tem sido bem-sucedido.
A zircônia existe em três polimorfos estáveis: fase monoclínica (m), fase cúbica (c) e fase tetragonal, ou seja, a análise do ponto de vista termodinâmico mostra que a fase monoclínica da zircônia pura é estável até 1170°C, além dessa temperatura ela se transforma em fase tetragonal e, quando a temperatura atinge 2370°C, ela se transforma em fase cúbica até a fusão ocorrer a 2680-2700°C. Todo o processo de soma é reversível. Quando resfriado da alta temperatura para a temperatura de transição de fase tetragonal, devido à existência do fenômeno de histerese de mudança de fase, cerca de 1050 ℃, ou seja, cerca de 100 ℃ mais baixo, antes da fase na fase m, chamada de mudança de fase martensítica, enquanto a mudança de fase produzirá 3-4% de expansão de volume, essa mudança de volume é suficiente para exceder o limite elástico de grãos de ZrO2, o que leva à rachadura do material. Portanto, a partir do processo de mudança de fase termodinâmica e cristalina para preparar ZrO2 puro, o material é quase impossível. Para evitar essa transição de fase, óxidos de íons metálicos divalentes (Ca, Mg, Sr) e íons metálicos trivalentes (Y, Ce e ± diluído) podem ser usados como estabilizadores para formar soluções sólidas com ZrO2, desde que o raio desses íons seja diferente do raio do íon Zr+ em <40% para produzir uma estrutura de fase cúbica estável. O mecanismo exato do processo de estabilização ainda não foi bem compreendido. A compreensão do diagrama de fase binária e o desenvolvimento de um regime de tratamento térmico adequado são essenciais antes da preparação de materiais estabilizados.
