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(duì)氧化鋯陶瓷材料自問世以來(lái)被人類所利用的領(lǐng)域進(jìn)行了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)目前除被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)領(lǐng)域耐火材料、結(jié)構(gòu)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(lǐng)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(dǎo)電性能的無(wú)機(jī)非金屬材料，20世紀(jì)20年代初即被應(yīng)用于耐火材料領(lǐng)域，直到上世紀(jì)70年代中期以來(lái)，國(guó)際上歐美日先進(jìn)國(guó)家竟相投入具資研究開發(fā)氧化鋯陶瓷生產(chǎn)技術(shù)和氧化鋯陶瓷系列產(chǎn)品生產(chǎn),進(jìn)一步將氧化鋯陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到結(jié)構(gòu)材料和功能材料，同時(shí)氧化鋯陶瓷也是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策中鼓勵(lì)發(fā)展的高性能新材料之一，目前正廣泛地被應(yīng)用于各個(gè)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(zhuǎn)化關(guān)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(wú)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(huì)產(chǎn)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(yīng)力集中，阻止裂紋擴(kuò)展，提高陶瓷材料的韌性，從此氧化鋯相變?cè)鲰g陶瓷的研究和應(yīng)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(zhì)時(shí)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(wàn)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)：?jiǎn)涡?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(zhuǎn)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(shí)際應(yīng)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(dāng)穩(wěn)定劑為CaO、MgO、Y2O3時(shí)，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(dāng)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(xué)技術(shù)和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，人類對(duì)于氧化鋯陶瓷的認(rèn)識(shí)必將更進(jìn)一步深入，氧化鋯陶瓷定會(huì)以新的面貌出現(xiàn)，近幾年國(guó)內(nèi)的一些 公司已能夠生產(chǎn)高質(zhì)量超細(xì)氧化鋯陶瓷粉體，且大部分產(chǎn)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(yīng)朝著超細(xì)、高純方向發(fā)展，產(chǎn)品制造方面 應(yīng)朝著新功能、新應(yīng)用領(lǐng)域方向發(fā)展，不斷擴(kuò)大氧化鋯陶瓷應(yīng)用領(lǐng)域。目前氧化鋯陶瓷材料應(yīng)用領(lǐng)域正逐漸發(fā)展到裝飾陶瓷領(lǐng)域、珠寶首飾品領(lǐng)域，高檔奢侈品消費(fèi)領(lǐng)域，正沿著種類、功能多樣化的趨勢(shì)發(fā)展。