常溫下氧化鋯只以單斜相出現,加熱到1100℃左右轉變為四方相,加熱到更高溫度會轉化為立方相。由于在單斜相向四方相轉變的時候會產生較大的體積變化,冷卻的時候又會向相反的方向發生較大的體積變化,容易造成產品的開裂,限制了純氧化鋯在高溫領域的應用。但是添加穩定劑以后,四方相可以在常溫下穩定,因此在加熱以后不會發生體積的突變,大大拓展了氧化鋯的應用范圍。市場上用來做穩定劑的原料主要是氧化釔。

一、物理性能

純氧化鋯的分子量為123.22,理論密度是5.89g/cm3,熔點為2715℃,一般的變形溫度達2200℃。

氧化鋯陶瓷具有硬度高、耐磨性好、韌性高、摩擦系數低等優點,氧化鋯陶瓷的耐磨性是氧化鋁陶瓷的15倍。廣泛應用于機械密封件、球磨介質、切削刀具、陶瓷軸承、汽車發動機零部件、紙機脫水器材等。

氧化鋯在相變過程中,將要發生3%~5%的體積變化,其結果是在裂紋尖端的周圍產生微小的裂紋,這是材料韌性增加的表現。因此,氧化鋯的相變將促成材料強度的提高以及韌性的增加。這一特性使它在陶瓷材料中成為一種非常有效的強化和增韌的添加物,由此構成了系列的氧化鋯增韌陶瓷。

二、化學性能

氧化鋯陶瓷具有良好的化學性質,是一種弱酸性氧化物,化學性能穩定,除硫酸和氫氟酸外,對其他酸、堿及堿熔體、玻璃熔體和熔融金屬都具有良好的穩定性。

三、材料的加工性能

氧化鋯陶瓷的成型有干壓成型、等靜壓成型、注漿成型、熱壓鑄成型、流延成型、注射成型、塑性擠壓成型、膠態凝固成型等。

氧化鋯陶瓷的生產要求制備高純、分散性能好、粒子超細、粒度分布窄的粉體,主要有氯化和熱分解法、堿金屬氧化分解法、石灰熔融法、等離子弧法、沉淀法、膠體法、水解法、噴霧熱解法等。

四、使用情況

氧化鋯陶瓷的耐磨性是氧化鋁陶瓷的15倍,氧化鋯陶瓷的摩擦系數僅為氧化鋁陶瓷的1/2,而本身氧化鋁陶瓷的摩擦系數非常低。另外氧化鋯陶瓷的韌性又極好,克服了陶瓷本身所固有的脆性,耐磨性更高,產品使用壽命極大延長,由于氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強度和高耐磨性,優異的隔熱性能,熱膨脹系數接近于鋼等優點,因此被廣泛應用于結構陶瓷領域:主要制作切削工具、發動機內的所有構件、鋼廠盛鋼水設備、軍工、航天航空應用件等高科技耐件、抗磨損件、防腐蝕件。

2021-01-26

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