氧化鋯陶瓷性能一、氧化鋯簡介

二氧化鋯（化學式：ZrO2）是鋯的主要氧化物，通常狀況下為白色無臭無味晶體，難溶于水、鹽酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化鉿（HfO2）?；瘜W性質不活潑，且具有高熔點、高電阻率、高折射率和低熱膨脹系數(shù)的性質。為什么不一樣？ZrO2的三種晶相：名稱相英文簡寫密度單斜氧化鋯monoclinicm-ZrO25.65g/cm3四方氧化鋯tetragonalt-ZrO26.10g/cm3立方氧化鋯cubicc-ZrO26.27g/cm3m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO21170℃950℃2370℃2370℃ZrO2三種晶相的晶胞結構晶格參數(shù)晶相種類abcβm-ZrO25.1185.2145.38381.2t-ZrO25.1485.269————c-ZrO25.080——————

上述三種晶態(tài)具有不同的理化特性，在實際應用為獲得所需要的晶形和使用性能，通常加入不同類型的穩(wěn)定劑制成不同類型的氧化鋯陶瓷。例如ZTC（ZirconiaToughenedCeramics）氧化鋯增韌陶瓷。

其中ZTC陶瓷有三種典型組織：1、c-ZrO2相機體上彌散分布著t-ZrO2的雙組織，即PSZ（PartiallyStailizedZirconia）部分穩(wěn)定氧化鋯；2、細小的晶粒完全是t-ZrO2相，即TZP（TetragonalZirconiaPolycrystal）四方氧化鋯多晶陶瓷，如穩(wěn)定劑為Y2O3即為Y-TZP；3、t-ZrO2相作為增韌相分散到其他陶瓷機體，即ZTC（ZirconiaToughenedCeramics）。

二、氧化鋯陶瓷的重要性能和機理1、熔點

氧化鋯的熔點為2715℃，較高的熔點以及化學惰性使氧化鋯可作為較好的耐火材料。氧化鋯耐火磚氧化鋯坩堝2、硬度大、耐磨性好

由于氧化鋯陶瓷具有較大的強度和較好的耐磨性，所以其在冷成型工具、拉絲模等方面有所應用。氧化鋯陶瓷刀氧化鋯拉絲模3、強度大、韌性大

氧化鋯陶瓷具有的較大的強度（可達1500MPa），雖然韌性和一些金屬相比有較大差距，但相比于其他陶瓷材料氧化鋯陶瓷在“陶瓷圈兒”算是佼佼者（1-35MPa·m1/2）。氧化鋯柱塞氧化鋯閥芯4、低熱導率、熱膨脹系數(shù)可觀

氧化鋯的熱導率在常見陶瓷材料中最低（1.6-2.03W/(m·K），熱膨脹系數(shù)與金屬接近。因此，氧化鋯陶瓷適宜做結構陶瓷材料。氧化鋯陶瓷工件氧化鋯陶瓷手機外觀件氧化鋯有眾多的優(yōu)點，但是純氧化鋯四方相轉變?yōu)閱涡毕喾浅５匮杆偾铱赡?，并引起約7.7%的體積變化，易使制品開裂。5、Y-TZPY-TZP為釔穩(wěn)定四方氧化鋯陶瓷。ZrO2中摻雜2%-3%（摩爾分數(shù)）的Y2O3，抑制了氧化鋯陶瓷在室溫下向單斜相的轉變，并且相對穩(wěn)定地保持四方相的形態(tài)。

6、Y穩(wěn)定機理

Y3+半徑與Zr4+半徑相近。它們在ZrO2中溶解度很大，經(jīng)高溫處理，這些低價陽離子將取代Zr4+的位置。此時為了保持材料的局部電中性而在點陣中引入氧空位，分布在二氧化鋯體內，鋯離子周圍的空位降低了局部氧氧之間的排斥力，使配位層產(chǎn)生較大的畸變，從而形成能夠在室溫下保持亞穩(wěn)定的四方晶格置換型固溶體，。思考：1、為什么大部分的金屬有延展性？2、為什么我們做的氧化鋯指紋識別片可以彎曲一定的角度，而藍寶石做的很薄也不能彎曲？5、Y-TZP增韌機理1975年，Garvie等人提出相變增韌機理。氧化鋯中四方相向單斜相的轉變可通過應力誘發(fā)產(chǎn)生。當受到外力作用時，這種相變將吸收能量而使裂紋尖端的應力場松弛，增加裂紋擴展阻力，從而大幅度提高陶瓷材料的韌性。

氧化鋯陶瓷微觀裂紋應力作用圖三、氧化鋯陶瓷應用對比與思考

1、氧化鋯齒科應用牙科氧化鋯加工歷史進程軟質到硬質or硬質到軟質？患者口腔里的氧化鋯陶瓷義齒曾經(jīng)經(jīng)過了什么？粉體采購干壓、等靜壓、預燒結氧化鋯牙科產(chǎn)品義齒訂單義齒患者義齒加工廠牙醫(yī)思考：

不考慮是否可行，想象一個類似于加工氧化鋯齒科的方法去加工3D手機一體框。Volunteers？四、Y-TZP陶瓷的缺陷

Y-TZP陶瓷有著眾多的優(yōu)點，但世上沒有十全十美的東西。雖然Y-TZP陶瓷在“陶瓷界”算是數(shù)一數(shù)二的佼佼者，但是也是存在缺點的。1、中、高溫力學性能下降2、抗熱震性能較低3、低溫老化

產(chǎn)品經(jīng)理的工作，就是將技術上不能完成的事，計代價的繞過去。