文档介绍：氧化锆陶瓷概述 ZrO2 具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质,上个世纪二十年代开始就被用来作为熔化玻璃、冶炼钢铁等的耐火材料。并且由于 TZP 陶瓷具有高韧性、抗弯强度和耐磨性,以及优异的隔热性能,甚至其热膨胀系数接近于金属等优点,因此 TZP 陶瓷被广泛应用于结构陶瓷领域。本文介绍了氧化锆的基本性质、氧化锆超细粉体的制备方法、高性能氧化锆陶瓷材料的成型工艺以及其在各领域的应用情况。锆在地壳中的储量超过 Cu、 Zn、 Sn、 Ni 等金属的储量,资源丰富。世界上已探明的锆资源约为 1900 万吨(以金属锆计) ,矿石品种约有 20 种,主要含有如下几种化合物: (1 )二氧化锆(单斜锆及其各种变体);(2)正硅酸锆(锆英石及其各种变体); (3 )锆硅酸钠、钙、铁等化合物(异性石、负异性石、锆钻石)。异性石和负异性石矿中含锆量非常低,无工业价值,因而锆的主要来源为单斜锆矿和锆英石矿,其中以锆英石矿分布广[1] 。纯 ZrO2 为白色,含杂质时呈黄色或灰色,一般含有 HfO2 ,不易分离。单斜 ZrO2 密度 ,熔点 2715 ℃。 ZrO2 具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。上个世纪二十年代开始就被用来作为熔化玻璃、冶炼钢铁等的耐火材料,从上个世纪七十年代以来,随着对 ZrO2 有了更深刻的了解,人们进一步研究开发 ZrO2 作为结构材料和功能材料。 1975 年澳大利亚 . Garvie 以 CaO 为稳定剂制得部分稳定氧化锆陶瓷( Ca-PSZ ),并首次利用 ZrO2 马氏体相变的增韧效应提高了韧性和强度,极大的扩展了 ZrO2 在结构陶瓷领域的应用[2] 。 1973 年美国 R. Zechnall ,G. Baumarm ,H. Fisele 制得 ZrO2 电解质氧传感器,此传感器能正确显示汽车发动机的空气、燃料比, 1980 年把它应用于钢铁工业。 1982 年日本绝缘子公司和美国 Cummins 发动机公司共同开发出 ZrO2 节能柴油机缸套。自此, ZrO2 高性能陶瓷的研究和开发获得了许多进展[3] 。 2 ZrO2 晶型转化和稳定化处理在常压下纯 ZrO2 共有三种晶态:单斜( Monoclinic )氧化锆( m-ZrO2 )、四方( Tetragonal )氧化锆( t-ZrO2 ) 和立方( Cubic )氧化锆( c-ZrO2 ) ,上述三种晶型存在于不同的温度范围,并可以相互转化。[4] ZrO2 四方相与单斜相之间的转变是马氏体相变,由于四方相转变为单斜相时有 3~5% 的体积膨胀和 7~8% 的切应变。因此, 纯 ZrO2 制品往往在生产过程(从高温到室温的冷却过程)中会发生 t-ZrO2 转变为 m-ZrO2 的相变并伴随着体积变化而产生裂纹,甚至碎裂,因此无多大的工程价值。但是,当加入适当的稳定剂(如 Y2O3,MgO2,CaO,CeO2 等)后,可以降低 c-ZrO2 → t-ZrO2 与 t-ZrO2 → m-ZrO2 的相变温度,使高温稳定的 c-ZrO2 和 t-ZrO2 相也能在室温下稳定或亚稳定存在。当加入的稳定剂足够多时,高温稳定的 c-ZrO2 可以一直保持到室温不发生相变。进一步研究发现氧化