文档介绍：ZrO ZrO 2 2陶瓷陶瓷 ZIRCONIA CERAMICS ZIRCONIA CERAMICS ZrO ZrO 2 2陶瓷陶瓷? 概述? ZrO 2的特征? ZrO 2结构陶瓷? ZrO 2气敏陶瓷? ZrO 2导电陶瓷? ZrO 2高温热敏陶瓷( NTC ) ZrO ZrO 2 2的市场的市场?2000 年世界 ZrO 2的销售额约为 450 亿美元。–日本占 41~42% –美国占 22% 左右氧化锆陶瓷的用途氧化锆陶瓷的用途?结构材料:磨料磨具、耐火材料等?功能材料: –氧传感器–固体氧化物燃料电池–高温发热体氧化锆陶瓷的研发历史氧化锆陶瓷的研发历史?20世纪 20年代开始就被用做熔化玻璃和冶炼钢铁等的耐火材料; ?1968 年,日本松下电器公司开发出氧化锆非线性电阻元件; ?1973 年,美国 R. Zechnall 制得电解质氧传感器,能正确显示汽车发动机的空气/燃料比, 1980 年用于钢铁工业; ?1975 年,澳大利亚 R. G. Garvie 以 CaO 为稳定剂制得部分稳定的氧化锆,并首次利用陶瓷马氏体相变的增韧效应,提高了其韧性和强度; ?1982 年,日本绝缘子公司和美国 Cummins 发动机公司共同开发出节能柴油机缸套。氧化锆陶瓷 ZrO ZrO 2 2的性质的性质?含锆的矿石:斜锆石( ZrO 2),锆英石(ZrO 2 · SiO 2); ?颜色:白色(高纯 ZrO 2); 黄色或灰色(含少量杂质的 ZrO 2), 常含二氧化铪杂质; ?密度: ~ 3; ?熔点: 2715 ℃。单斜、四方、立方晶系 3种 1170 ℃ 2370 ℃ 2715 ℃ m -ZrO 2?t -ZrO 2 ?c -ZrO 2 ? liq -ZrO 2 d = g/cm 3m -ZrO 2?t -ZrO 2 T=~1200 ℃ m -ZrO 2?t -ZrO 2 T=~1000 ℃ 3~5% 的体积膨胀和 7~8% 的切应变?稳定 ZrO 2?稳定剂?微裂纹 Y 2O 3, CaO , MgO et al. ZrO ZrO 2 2的晶型及其转化的晶型及其转化 3 3、单斜相和四方相之间相互转化、单斜相和四方相之间相互转化?相变是无热的。即相变的量只随温度变化而不随时间变化,为使相变进一步发生必须增大相变驱动力,即进一步降低温度。?相变的结构转变是无扩散的。母相通过切变来形成新相,通过原子的集体协调运动来完成,相变后每个原子的近邻原子的种类不变,原子的运动小于一个原子间距, 仅仅是 Zr、O原子的较小的移动。?相变材料出现表面凸起。?相变过程伴随有 9 % 的体积膨胀。此膨胀表现出强烈的各向异性, b轴方向的膨胀可以忽略,实质的膨胀主要发生在 a轴和 c轴方向上,同时晶格常数发生突变。?新相和母相之间存在一定的取向关系。?相变不是在一特定温度下进行的,而是有一定温度范围,其中开始相变的温度是重要参数。?相变表现出大的热滞后现象,纯 ZrO 2正向加热m→t转变在 1137 ℃左右发生,而反向降温时 t→m相变在 850-1000 ℃发生。?相变是以声速进行的,它总是在一瞬间完成。