氧化鋯陶瓷的性能

1、氧化鋯陶瓷的性能 氧化鋯（ZrO2）作為一種新型陶瓷材料，具有優(yōu) 異的物理和化學(xué)性能，是耐火材料、高溫結(jié)構(gòu)材 料、生物材料和電子材料的重要原料,在工業(yè)生產(chǎn) 中得到廣泛的應(yīng)用。 氧化鋯全瓷牙 氧化鋯傳感器 高純的氧化鋯呈白色，一般的呈黃色或灰色。熱導(dǎo) 率低、熱穩(wěn)定性好及高溫蠕變小是陶瓷的最主要特 征。陶瓷的熱導(dǎo)率比其他陶瓷低得多。的熔點(diǎn)為 2715。純致密燒結(jié)體的變形溫度高達(dá)24002500， 一般工業(yè)純生產(chǎn)的制品的蠕變溫度也達(dá)2200。所以， 陶瓷是高溫隔熱及結(jié)構(gòu)材料的理想材料。陶瓷的化 學(xué)性能穩(wěn)定，與多數(shù)熔融金屬不浸潤(rùn)。 氧化鋯具有良好的化學(xué)性質(zhì)。它是一種弱酸性氧化 物，化學(xué)性能穩(wěn)定，除硫酸

2、和氫氟酸外，對(duì)其它酸、 堿及堿熔體、玻璃熔體和熔融金屬都具有很好的穩(wěn) 定性。 氧化鋯增韌陶瓷 在人們的心里面陶瓷一般比較脆和硬的，但部分 穩(wěn)定氧化鋯硬度低，脆性低，斷裂韌性較高。 優(yōu)良的性能源于四方氧化鋯經(jīng)受應(yīng)力誘導(dǎo)相變轉(zhuǎn) 變?yōu)閱涡毕嘞嘧?，該相變同時(shí)伴有體積膨脹。這 種現(xiàn)象稱(chēng)為相變?cè)鲰g。 相變?cè)鲰gZrO2陶瓷具有優(yōu)良的力學(xué)性能、低的導(dǎo) 熱系數(shù)和良好的抗熱震性，是一種極有發(fā)展前途 的新型結(jié)構(gòu)陶瓷。 部分穩(wěn)定氧化鋯 部分氧化鋯具有優(yōu)良的高溫?zé)岱€(wěn)定性、低熱導(dǎo)率、 高強(qiáng)度和韌性等優(yōu)良的性能。 隨燒結(jié)溫度升高，材料抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性先增 大后減小，其最大值分別可達(dá)到648.8Mpa和 5.8Mpam1/

3、2. 材料力學(xué)性能的變化是材料相對(duì)密度、晶界相對(duì) 含量及晶粒大小等因素共同作用的結(jié)果。適當(dāng)延 長(zhǎng)保溫時(shí)間能夠減少晶界玻璃相、提高材料強(qiáng)度。 部分穩(wěn)定氧化鋯PSZ的物理性能 The physical properties of partial stability ZrO2 TZP 四方氧化鋯多晶體 這種陶瓷材料的晶粒很小，采用超細(xì)、高純的氧 化鋯粉體，且要準(zhǔn)確控制Y2O3含量燒結(jié)而成。 Y-TZP為含釔的多晶四方ZrO2，它具有高強(qiáng)、高韌 性、高耐磨等優(yōu)良的機(jī)械性能，但在200300下 即產(chǎn)生強(qiáng)度退化現(xiàn)象。這主要由于四方一單斜的 轉(zhuǎn)化。 四方一單斜隨溫度變化可以引起相變外，與四方 相的顆粒大小也

4、緊密相關(guān)，隨著顆粒變小，相變 強(qiáng)度也隨之降低。顆粒大小低于一定程度，溫度 即使降低至室溫或更低溫度下也不會(huì)相變。 四方氧化鋯多晶體TZP的典型物理性能 The typical physicial properties of tetragonal ZrO2multi-crystal TZP 對(duì)Ce-TZP一般控制小于69um，對(duì)于Y-T雙晶粒尺 寸必須小于1um，當(dāng)Y-TZP采用常壓、熱壓和等靜 壓燒結(jié)三種工藝，其室溫抗彎強(qiáng)度分別為 10001300Mpa、15001700Mpa、2500Mpa。 氧化鋯生物陶瓷 氧化鋯陶瓷是一種生物惰性陶瓷材料，已有大量 實(shí)驗(yàn)表明其具有優(yōu)良的生物學(xué)性能。198

5、8年 christel等首次報(bào)道了氧化鋯陶瓷作為股骨頭替代 品。目前，氧化鋯已經(jīng)制成牙齒的整形材料。 氧化鋯超塑性陶瓷 陶瓷硬而脆，加工非常困難，這是陶瓷用作結(jié) 構(gòu)材料所面臨的最大難題。1975年加維等制成 ZrO2相變?cè)鲰g陶瓷材料，發(fā)現(xiàn)了陶瓷的“超塑 性現(xiàn)象”。 陶瓷材料要具有超塑性，必須具有下列四個(gè)基 本條件。 1. 晶粒尺寸要微小（0.30.5um）。 2. 晶粒屬等軸晶系。 3. 變形時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 4. 在一定的應(yīng)變速率和溫度范圍內(nèi)。 氧化鋯傳感器 氧化鋯氧傳感器具有較高的測(cè)氧精度和良好的高 溫穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于內(nèi)能機(jī)尾氣排放中氧含 量檢測(cè)等領(lǐng)域，隨著氧傳感器研究的不斷深入和 陶瓷層

6、壓工藝技術(shù)的日益成熟，氧傳感器逐漸向 小型化方向發(fā)展，其形狀由管式轉(zhuǎn)為板式。 PZT壓電陶瓷由于它的性能參數(shù)多樣性、振動(dòng)模式 的研究與開(kāi)發(fā)利用以及器件制作技術(shù)的進(jìn)步等因素， 促使它在近十年來(lái)發(fā)展甚為迅速，應(yīng)用日趨廣泛，對(duì) 整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著一定的影響，例如壓電點(diǎn)火 裝置和濾波器等。 氧化鋯高溫感應(yīng)爐 氧化鋯高溫感應(yīng)爐是以氧化鋯材料為發(fā)熱體的一 種新型爐體。它的突出特點(diǎn)是可以再 16002300的高溫范圍內(nèi)，在空氣或氧氣氣氛 中使用。 氧化鋯能做為高頻感應(yīng)爐的感應(yīng)發(fā)熱體，主要是 由它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和電性能決定的。氧化鋯具有負(fù) 的電阻溫度系數(shù)，在室溫下，它是很好的絕熱體， 具有很高的電阻系數(shù)，但是

7、隨著溫度的升高，其 電阻率急劇降低，在1500左右已成為十分良好 的導(dǎo)體。 低溫老化低溫老化 Y-TZP材料具有優(yōu)異的室溫強(qiáng)度和韌性，但在低 溫潮濕環(huán)境下低溫老化大大的限制了它的應(yīng)用. 低溫老化的主要特征為:tm相變的進(jìn)程在 200300最為迅速。水和水汽將加速tm相變 的進(jìn)行。tm相變一般由表及里進(jìn)行。高的穩(wěn) 定劑含量和細(xì)晶結(jié)構(gòu)有利于抑制tm相變。針對(duì) Y-TZP的低溫老化，目前主要采取以下幾方面措 施： 控制TZP材料的晶粒尺寸和穩(wěn)定劑的含量。 加入氧化物作為穩(wěn)定劑及加入高彈性模量第二 相顆粒。 進(jìn)行表面抗老化措施。 抗熱震性能較低抗熱震性能較低 l 大的熱膨脹系數(shù)和低熱導(dǎo)率使Y-TZP在熱震作用 過(guò)程中產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，加之在此過(guò)程由相變引 起的表面微裂紋，使材料具有較低的抗熱震性能， 目前針對(duì)此點(diǎn)所采取的措施主要基于以下兩種思路; l 一是用高熱導(dǎo)率、低熱膨脹系數(shù)、高強(qiáng)度、高韌 性的復(fù)合相降低熱震過(guò)程中的熱應(yīng)力以提高抗熱震 能力，如用SiC和晶須和顆粒. l 二是改善TZP材料的微觀結(jié)構(gòu)，增大相變的增韌 效應(yīng)，提高熱震過(guò)程裂紋擴(kuò)展阻力以提高材料的臨 界熱震溫差Tc，達(dá)到提高材料抗熱震性能的目的。 氧化鋯壓電襯槽 以ZrO2作主要成分、可制備成PZT、PLZT等壓電材 料，在超聲、水聲及各種蜂鳴器