氧化鋯陶瓷的基本性能和發(fā)展

         氧化鋯陶瓷的基本性能，并對氧化鋯陶瓷材料自問世以來被人類所利用的領域進行了詳細的研究，發(fā)現(xiàn)目前除被廣泛應用于傳統(tǒng)領域耐火材料、結構材料、功能材料、寶石材料之外，正逐漸被裝飾陶瓷所采納，如彩色氧化鋯陶瓷、陶瓷首飾等異軍突起，成為裝飾陶瓷領域的一支奇琶，倍受世人矚目。

        氧化鋯陶瓷是一種耐高溫、耐腐蝕、耐磨損而且具有優(yōu)良導電性能的無機非金屬材料，20世紀20年代初即被應用于耐火材料領域，直到上世紀70年代中期以來，國際上歐美日先進國家竟相投入具資研究開發(fā)氧化鋯陶瓷生產技術和氧化鋯陶瓷系列產品生產,進一步將氧化鋯陶瓷的應用領域擴展到結構材料和功能材料，同時氧化鋯陶瓷也是國家產業(yè)政策中鼓勵發(fā)展的高性能新材料之一，目前正廣泛地被應用于各個行業(yè)中。

        氧化鋯陶瓷基本性能常壓下純的氧化鋯有三種晶型，低溫為單斜晶系，密度5.65g/cm3，高溫為四方晶系，密度6.10g/cm3，更高溫度下為立方晶系，密度6.27g/cm3，其相互間的轉化關系如下：四方和立方氧化鋯陶瓷在室溫也能以穩(wěn)定或亞穩(wěn)定形式存在，形成無異常膨脹、收縮的立方、四方晶型的穩(wěn)定氧化鋯陶瓷（FSZ）和部分穩(wěn)定氧化鋯（PSZ）。氧化鋯陶瓷中隨著穩(wěn)定劑加入量的不同，會產生不同晶型的氧化鋯陶瓷，相變過程中由于體積和形狀的改變，能夠吸收能量，減少裂紋尖端應力集中，阻止裂紋擴展，提高陶瓷材料的韌性，從此氧化鋯相變增韌陶瓷的研究和應用得到了迅速的發(fā)展，主要有三種類型：部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷；四方氧化鋯多晶體陶瓷；氧化鋯增韌陶瓷。

        純氧化鋯陶瓷為白色，含雜質時呈黃色或灰色，一般含有HfO2，不易分離。世界上已探明的鋯資源約為1900萬噸，氧化鋯陶瓷通常是由鋯礦石提純制得。在常壓下純ZrO2共有三種晶態(tài)：單斜(Monoclinic)氧化鋯(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化鋯(t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化鋯(c-ZrO2)，上述三種晶型存在于不同的溫度范圍，并可以相互轉化：

        溫度　密度

        單斜(Monoclinic)氧化鋯(m-ZrO2)　<950℃　5.65g/cc

        四方(Tetragonal)氧化鋯(t-ZrO2)　1200-2370℃　6.10g/cc

        立方(Cubic)氧化鋯(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc

        氧化鋯陶瓷上述三種晶態(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，如部分穩(wěn)定氧化鋯(partially stabilized zirconia，PSZ)，當穩(wěn)定劑為CaO、MgO、Y2O3時，分別表示為Ca-PSZ、 Mg-PSZ、 Y-PSZ等。由亞穩(wěn)的t- ZrO2組成的四方氧化鋯稱之為四方氧化鋯多晶體陶瓷(tetragonal zirconia polycrystal，TZP)。當加入的穩(wěn)定劑是Y2O3 、CeO2，則分別表示為Y-TZP、Ce-TZP等。

        氧化鋯陶瓷發(fā)展前景

        隨著現(xiàn)代科學技術和測試技術的發(fā)展，人類對于氧化鋯陶瓷的認識必將更進一步深入，氧化鋯陶瓷定會以新的面貌出現(xiàn)，近幾年國內的一些 公司已能夠生產高質量超細氧化鋯陶瓷粉體，且大部分產品出口，但是在粉料制備方面仍然整體處于較落后水平，今后的發(fā)展應朝著超細、高純方向發(fā)展，產品制造方面 應朝著新功能、新應用領域方向發(fā)展，不斷擴大氧化鋯陶瓷應用領域。目前氧化鋯陶瓷材料應用領域正逐漸發(fā)展到裝飾陶瓷領域、珠寶首飾品領域，高檔奢侈品消費領域，正沿著種類、功能多樣化的趨勢發(fā)展。