氧化锆陶瓷涂层

氧化锆是天然矿物质，包含两种锆英石（ZrO2•SiO2）和斜锆石(ZrO2)。耐高温涂层一般不使用纯ZrO2粉末，是因为它在高温下的晶型转变会伴随着较大体积变化而产生剥蚀现象。

图（1）氧化锆陶瓷涂层喷涂设备

随着温度的升高，ZrO2晶体会出现不同的晶型：常温至1000℃左右为单斜ZrO2，继续升温至1200℃左右，转变为四方ZrO2，转变过程中体积不但未随温度升高而膨胀，反而发生显著的收缩。从高温冷却时，四方ZrO2先收缩，温度降至约1000℃，发生四方晶体向斜单晶体的晶型转变，并伴随体积的更大膨胀。涂层在高低温交变过程中形成很大的热应力，极易发生开裂和剥落失效，因此不适宜作为抗热震涂层使用。

为了消除这种体积变化带来的破坏作用，通常在纯氧化锆中加入适量立方晶型氧化物，其金属离子半径与Zr4＋相近，如Y2O3、MgO、CaO。与氧化锆形成立方固溶体，避免体积变化，增加陶瓷韧性，韧性化陶瓷。

   微裂纹增韧机理：氧化锆中微裂纹的产生有两类：1、烧结冷却过程中，D(晶粒直径)＞ Dc（临界晶粒直径）的晶粒发生相变而产生裂纹，其中有些晶粒虽然满足D＞ Dc 但是相变所产生的体积变化只能在周围产生残余应力，不足以产生裂纹，产生裂纹还有一个更高的临界裂纹直径Dm，只有D＞Dm时才产生微裂纹。Dm＞D＞ Dc时可以发生相变但是不产生微裂纹，只产生残余应力。2、D＞ Dc的晶粒发生应力诱发相变而产生的裂纹，也存在一个临界直径D1，只有D＞ D1的晶粒才能发生相变应力诱发微裂纹。在主裂纹的扩展过程中，遇到这些微裂纹时，因为微裂纹的存在而使主裂纹分散，改变了主裂纹的传播方式。