В производстве высокопрочных изделий используют способ стабилизации t-ZrO2 в композиции с Al2o3. Диаграмма равновесного состояния системы ZrO2–Al2o3

Состав эвтектики: 50 – 63моль% Аl2O3 Эвтектическая температура: 1700 – 18600C

Отсутствие взаимной растворимости, исключает появление новых фаз.

Керамика Al₂O₃-ZrO₂ с содержанием ZrO₂ до 20 об%

образует жесткую корундовую матрицу, удерживающую дисперсные включения t-ZrO₂ от фазового перехода.

Это обусловлено высоким модулем упругости корунда и меньшим по сравнению с ZrO₂ тепловым расширением, вследствие чего частицы t-ZrO₂ находятся в поле сжимающих напряжений и остаются стабильными после охлаждения.

Стабильность частиц t-ZrO₂ зависит от их размера:

зерна t-ZrO₂ в корундовой матрице самопроизвольно превращаются в m-ZrO₂ если их размер превышает 1,0 мкм.

Механизмы повышения прочности корундоциркониевых материалов

	введение в модульную матрицу оксида алюминия (1), стабилизированных оксидом иттрия равномерно распределенных тетрагональных частиц диоксида циркония (2).
	добавление пластинчатых кисталлов оксида стронция (3), которые рассеивают энергию путем отклонения трещин, увеличивая сопротивление деформации и прочность материала.

Технология изделий

Конструкционную керамику на основе ZrO₂ получают формованием и спеканием ультрадисперсных порошков, полученных методом ПХС.

Формование заготовок проводят в гидростатах при давлении 400-600МПа. Спекают при 1500-2000°С в зависимости от количества оксида стабилизатора.

После спекания следует отжиг при 1400–1500°С для выделения дисперсных включений t-фазы.

При изготовлении изделий из тетрагонального ZrO₂ применяется закалка от температуры 1600°С.

Области использования

Традиционно керамика на основе стабилизированного ZrO₂ применяют в металлургической промышленности для плавки и разливки металлов.

Современная циркониевая керамика:

(реализация эффекта трансформационного упрочнения)

детали газотурбинных, дизельных и ракетных двигателей, узлы трения, уплотнительные кольца насосов, элементы запорной арматуры, форсунки распылительных камер, фильеры для протяжки проволоки, режущий инструмент,

в медицине имплантанты в костные ткани,

высокотемпературные нагреватели для разогрева до 2000 ^оС,

тигли для плавки тугоплавких Pt, Ti, Rh, Pd, Ru, Zr и др.

Из керамики, созданной на основе частично стабилизированного диоксида циркония, изготавливают пружины.

Кислородный датчик из диоксида циркония

твердотельный электролит на основе диоксида циркония становится проводящим для ионов кислорода, начиная с температуры от 300 °C.

Напряжение пропорционально содержанию кислорода Вследствие разницы потенциалов на платиновых электродах возникает электрическое напряжение (U). Если смесь обеднённая, сигнал датчика составляет около 0,1 Вольт. Если смесь богатая, то эта величина 0,9 вольт.