مکانیزم های چقرمه شدن در کامپوزیت آلومینا / زیرکونیا
افزایش حجم و کرنش برشی حاصل از تغییر فاز تتراگونال زیرکونیا سبب مکانیزم های چقرمگی مختلفی در این کامپوزیت ها می گردد. از جمله : تنش القایی ناشی از تغییر فاز، ایجاد میکروترک ها، ایجاد تنش فشاری در سطح و انحراف ترک. دو مکانیزم اول مکانیزم های اصلی افزایش چقرمگی در کامپوزیت های آلومینا / زیرکونیا می باشند.
وقتی یک ترک تحت تنش گسترش می یابد، تنش های کششی بزرگی در اطراف ترک به ویژه در منطقه نوک ترک به وجود می آید. این تنش ها، فشارهای شبکه بر روی ذرات زیرکونیای تتراگونال را آزاد می کند و اگر به حد کافی بزرگ باشند تنش کششی خالصی بر ذرات وارد می کند که در نتیجه، تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک اتفاق می افتد. در اثر این تبدیل، انبساط حجمی در ذرات ایجاد می شود که نتیجه آن ایجاد کرنش فشاری در اطراف ذرات است. به دلیل ایجاد این تنش های فشاری به ویژه روی نوک ترک، ترک بسته شده یا احتیاج به انرژی بیشتری برای گسترش پیدا می کند. در هر صورت تغییرات فازی ذرات زیرکونیا باعث جذب انرژی ترک و در نتیجه افزایش چقرمگی کامپوزیت می شود.
فاز تتراگونال زیرکونیا در دمای زیر 1100 درجه سانتی گراد به مونوکلینیک تجزیه می گردد و بنابراین جهت پایدار ماندن فاز تتراگونال در دمای اتاق نیاز به استفاده از موادی است تا با انحلال در ساختار زیرکونیا از تجزیه و تغییر ساختار شبکه در دماهای زیر 1100 درجه سانتی گراد جلوگیری کنند. برای این منظور از موادی از جمله ایتریا، سریا و منیزیا استفاده می گردد که به آن ها تثبیت کننده گفته می شود و زیرکونیای شامل این مواد، زیرکونیای پایدار شده جزئی (PSZ) نام دارد. این مواد با انحلال در شبکه زیرکونیا و تشکیل محلول جامد سبب جلوگیری از بازشدن شبکه و در واقع افزایش حجم آن شده و در نتیجه زیرکونیای تتراگونال در دمای پایین دارای فشاری باقی مانده در ساختار است. به طور معمول مقدار پایدارکننده های مناسب برای پایداری ساختار تتراگونال در نوع افزودنی ایتریادار در حدود 4.5 - 3 درصد مولی و در نوع سریادار در حدود 12 درصد مولی است.