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(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,國際上歐美日先進(jìn)國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,從此氧化鋯相變增韌陶瓷的研究和應(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(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)和測試技術(shù)的發(fā)展,人類對于氧化鋯陶瓷的認(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、功能多樣化的趨勢發(fā)展。
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本文“氧化鋯陶瓷的基本性能和發(fā)展”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2022-12-16 17:11:02
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