Fázistranszformációs keményítés
Alapelv: A metastabil tetragonális fázis (t-ZrO₂) a repedéscsúcson lévő feszültségmező alatt diffúziómentes fázisátalakuláson megy keresztül, majd monoklin fázissá (m-ZrO₂) alakul át, körülbelül 4%-5%-os térfogat-tágulás kíséretében. Ez a tágulás nyomófeszültséget hoz létre a repedés csúcsán, kiegyenlítve a külső feszültség egy részét, és gátolja a repedés terjedését.
Jellemzők: Jelentős keményítő hatás; ez a legfontosabb szilárdító mechanizmus a cirkónium-oxid kerámiáknál, de a fázisátalakulási feltételeket (mint például a hőmérséklet és a feszültségmező) ellenőrizni kell, hogy elkerüljük az anyag meghibásodásához vezető túlzott fázisátalakítást.
Részecske keményítés
Alapelv: Nagy-szilárdságú, nagy-rugalmassági modulusú-részecskéket (például Al2O3, SiC stb.) adnak keményítőszerként a ZrO₂ kerámiaporhoz. A részecskék a következő mechanizmusokon keresztül keményednek:
* Repedés-elhajlás: A részecskék akadályozzák a repedések egyenes terjedését, így megkerülik a részecskéket, és hosszabb utat képeznek.
* Repedés áthidalás: A részecskék összekötik a repedés mindkét oldalát, viselik a terhelés egy részét, és csökkentik a feszültségkoncentrációt a repedés csúcsán.
Jellemzők: Egyszerű eljárás, alacsony költség, de a keményítő hatás gyengébb, mint a whiskerek vagy a szálak, ezért a részecsketípus, a részecskeméret (általában szubmikron szint) és a tartalom (általában kevesebb, mint 20%) optimalizálását igényli.
Fiber keményítés
Alapelv: A szálak (például szénszálak, SiC szálak) a következő mechanizmusokon keresztül edződnek:
* Repedések áthidalása: A szálak keresztezik a repedéseket, viselik a húzófeszültséget és megakadályozzák a repedés továbbterjedését.
* Kihúzási-effektus: A szálak energiát fogyasztanak, amikor kihúzzák a mátrixból, növelve a törési munkát.
* Repedés elhajlása: A szálak megváltoztatják a repedés terjedésének irányát, növelve az út hosszát.
Jellemzők: A keményítő hatás jobb, mint a részecskéké, de a szálak diszperziójának egyenletessége és a határfelületi kötési szilárdság szigorú ellenőrzést igényel, ami magasabb költségeket eredményez.
Ön{0}}edzés
Alapelv: A cirkónium-oxid kerámiák szinterezési folyamatának szabályozásával az anyag belsejében oszlopos kristályok vagy hosszú szemcsék képződnek. A repedés során a repedés a szemcsehatárok mentén terjed, oszlopos kristályokkal találkozva elhajlik, növeli a terjedési utat és több energiát fogyaszt.