לבני זירקוניה לחומרים חסינים בדרגה מיוחדת
על ידי שימוש בזירקוניה ואלומינה תעשייתית כחומרי גלם, טחינה עדינה במיוחד, בקרת גודל חלקיקים קפדנית ותהליכים קונבנציונליים, ניתן לייצר קרמיקה מרוכבת של אלומינה זירקוניה בחוזק גבוה- וקשיחות גבוהה. לבנת זירקוניה זו היא חומר עקשן בדרגה מיוחדת.
תוצאות המחקר מצביעות על כך שהוספת אלומינה למטריצת הזירקוניה יכולה לעכב ביעילות את צמיחתם של גרגרי זירקוניה, דבר המועיל לקיומם של גרגרי זירקוניה טטראגונליים מטסטיבים, ובכך לשפר את החוזק וקשיחות השבר של החומר. כאשר חלק המסה של אלומינה הוא 20%, חוזק הכיפוף של הקרמיקה המרוכבת מגיע ל-676.7MPa, וקשיחות השבר מגיעה ל-10MPa/m ². השילוב של הקשחת טרנספורמציה פאזה והקשחת פיזור חלקיקים משפרת את התכונות המכניות של חומרים קרמיים מרוכבים.
הכנת אבקת מיקרו אלומינה בשיטת פירוק תרמי, הכנת אבקת זירקוניה אולטרה-דקה בשיטת משקעים כימיים והכנת קרמיקה מרוכבת זירקוניה/אלומינה בתהליכים מתאימים. מאמינים שהוספת אלומינה יכולה לעכב את הצמיחה של גרגרי זירקוניה ולשפר את החוזק והקשיחות של המטריצה. כאשר חלק המסה של אלומינה מגיע ל-30%, חוזק הכיפוף של קרמיקה שלב אתמול שנורה ב-1600 מעלות הוא 968MPa, וקשיחות השבר היא 13.7MPa/cm ².
הוספת זירקוניה לחומרים עקשניים קורונדום לייצור חומרים מרוכבים של זירקוניה ירקן היא דוגמה ליישום של תיאוריות חיזוק טרנספורמציה פאזה, התקשות והקשחת מיקרו-סדקים בחומרים עקשנים. במהלך תהליך הקירור של דגימת הקורונדום זירקוניה, הזירקוניה עוברת מעבר פאזה, ויוצרות מספר מסוים של סדקים מיקרו בתוך החומר, דבר המועיל לשיפור החוזק המכאני והקשיחות של החומר. כאשר כמות הזירקוניה הנוספת קטנה, מספר המיקרו-סדקים בחומר אינו משמעותי, מה שמשפיע מעט על חוזקם של חומרים עקשניים קורונדום; כאשר הכמות החיצונית גבוהה מדי (כגון הגעה לשבריר מסה של 9% או יותר), עקב ריבוי המיקרו-סדקים בחומר, חוזק הכיפוף של החומר פוחת.
באמצעות קורונדום, מולליט סינטטי וזירקוניה מונוקלינית כחומרי גלם, התערובת נוצרת בלחיצה איזוסטטית ונורה ב-1650-1700 מעלות. חוק שינוי הטמפרטורה של חוזק הכיפוף של המדגם הוא שהחוזק גדל תחילה עם הטמפרטורה עד לטמפרטורת המעבר, ולאחר מכן יורד עם הטמפרטורה הגוברת. זה נובע מחוסר התאמה של ההתפשטות התרמית בין שלבי גבישים שונים והגישור המקומי של סדקים מיקרוניים. טמפרטורת המעבר היא בין 800-900 מעלות, ובשל הטרנספורמציה המרטנסיטית של זירקוניה, יש מאפיין "עמק" ב-1000-1200 מעלות, כאשר קרקעית העמק ב-1100 מעלות.
