氧化鋯功能陶瓷
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-10-29
氧化鋯功能陶瓷的實(shí)例教程
氧化鋯是一種耐高溫、耐腐蝕、耐磨損且具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的無(wú)機(jī)非金屬材料，自上世紀(jì)70年代中期以來(lái)，國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資研發(fā)氧化鋯系列產(chǎn)品，將氧化鋯的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到功能材料。隨著氧化鋯功能陶瓷的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，同時(shí)也是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策中重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的高性能新材料之一，它在我們工作和生活得到了廣泛的應(yīng)用。
氧化鋯功能陶瓷加工是指對(duì)含有氧化鋯為主的五金非金屬材料進(jìn)行深加工工藝。氧化鋯功能陶瓷傳導(dǎo)效果好，抗外力性能好，而且能夠抵御高溫環(huán)境的侵蝕。
1. 氧化鋯陶瓷刀具
氧化鋯陶瓷刀具具有高強(qiáng)度、耐磨損、不生銹、無(wú)氧化、耐酸堿、防靜電、不會(huì)與食物發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)，同時(shí)刀體光澤如玉，是理想的高科技綠色刀具，目前市場(chǎng)上產(chǎn)品主要有：氧化鋯陶瓷餐刀、剪刀、剃須刀、手術(shù)刀等，近幾年在歐美日等地已開始流行。
2. 圓珠筆用氧化鋯陶瓷球珠
一般情況下，圓珠筆用球珠主要是不銹鋼和炭化鎢材料，但這類球珠在書寫過程中經(jīng)常出現(xiàn)斷線、掉珠、死珠等現(xiàn)象，目前由河北省勇龍邦大新材料有限公司與清華大學(xué)新型陶瓷與工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同研制的“圓珠筆用氧化鋯陶瓷球珠”克服了以上缺陷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，該科技成果已被列為國(guó)家制筆行業(yè)“十一五”國(guó)家重點(diǎn)推廣新產(chǎn)品。
3. 氧化鋯生物陶瓷材料
烤瓷牙材料的好壞直接影響它的質(zhì)量和患者的身體健康，因烤瓷牙的內(nèi)冠是由不同金屬材料制作而成，金屬內(nèi)冠易與口腔唾液發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化鋯材質(zhì)的烤瓷牙由于沒有金屬內(nèi)冠層，牙齒透明度好，光澤度極佳，并有效避免了牙齒過敏和牙齦黑線等問題，具有足夠好的遮色能力，能夠完美解決患者的牙齒美容需求。
氧化鋯材質(zhì)的強(qiáng)韌性彌補(bǔ)了普通烤瓷牙易蹦缺的缺點(diǎn)，生物相容性好，不刺激口腔粘膜組織，易于清潔，是目前國(guó)內(nèi)外最優(yōu)質(zhì)的烤瓷牙，堪稱烤瓷牙家族中的貴族。
4.
展開 納米氧化鋯有三種晶體形態(tài)：?jiǎn)涡薄⑺姆健⒘⒎骄唷? 常溫下氧化鋯只以單斜相出現(xiàn)，1170℃以下穩(wěn)定的結(jié)晶形態(tài)為單斜氧化，1170-2300℃為四方晶相，2300℃至熔融狀態(tài)前為立方晶相。
由于在單斜相向四方相轉(zhuǎn)變的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較大的體積變化，冷卻的時(shí)候又會(huì)向相反的方向發(fā)生較大的體積變化，容易造成產(chǎn)品的開裂，限制了純氧化鋯在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。但是添加穩(wěn)定劑以后，四方相可以在常溫下穩(wěn)定。
納米氧化鋯的化學(xué)穩(wěn)定是通過添加合適的穩(wěn)定劑實(shí)現(xiàn)的，就是在氧化鋯中添加一定量的其他氧化物，它們能與氧化鋯高溫下生成固溶體，從而使氧化鋯的高溫相能在低溫下穩(wěn)定存在。 常用的穩(wěn)定劑有CaO,MgO,Y2O3和CeO2等。Y2O3全穩(wěn)定ZRO2的加入量為11-14wt%，大大拓展了氧化鋯的應(yīng)用范圍。
宣城晶瑞用來(lái)做穩(wěn)定劑的原料主要是氧化釔。使用溫度范圍大，電性能穩(wěn)定。
一般工業(yè)上用的氧化鋯陶瓷結(jié)構(gòu)件、含氧化鋯的結(jié)構(gòu)陶瓷都是用的部分穩(wěn)定氧化鋯，主要利用其相變特性，相變?cè)鲰g。全穩(wěn)定的一般用作熱電偶套管，固體電解質(zhì)，燃料電池等。相變?cè)鲰g納米氧化鋯陶瓷是一種極有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)陶瓷,其主要是利用氧化鋯相變特性來(lái)提高陶瓷材料的斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度,使其具有優(yōu)良的力學(xué)性能,低的導(dǎo)熱系數(shù)和良好的抗熱震性。它還可以用來(lái)顯著提高脆性材料的韌性和強(qiáng)度,是復(fù)合材料和復(fù)合陶瓷中重要的增韌劑。近十年來(lái),具有各種性能的氧化鋯陶瓷和以氧化鋯為相變?cè)鲰g物質(zhì)的復(fù)合陶瓷迅速發(fā)展,在工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí),有關(guān)氧化鋯相變的研究也受到了學(xué)術(shù)界的普遍重視,在固態(tài)相變研究領(lǐng)域中占據(jù)了僅次于金屬的重要地位。
展開 氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的增韌機(jī)理是基體晶粒的細(xì)化、相變韌化、微裂紋增韌、裂紋的轉(zhuǎn)向與分叉。氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的性能主要由其在燒結(jié)過程中形成的顯微結(jié)構(gòu)，而顯微結(jié)構(gòu)又主要由原料的粉體狀態(tài)來(lái)決定，所以有目的地進(jìn)行粉體制備和粉體性能調(diào)控、處理，以制備優(yōu)質(zhì)Al2O3/ZrO2納米復(fù)合陶瓷粉體是制備性能優(yōu)異氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷的前提。Al2O3/ZrO2納米復(fù)合陶瓷粉體制備方法主要有機(jī)械混合法、多相懸浮液混合法、溶膠-凝膠法、化學(xué)沉淀法等。
氧化鋯增韌氧化鋁復(fù)合陶瓷系統(tǒng)中，氧化鋁是一種高強(qiáng)度的基體，填隙的氧化鋯提供相變?cè)鲰g機(jī)制，利用ZrO2的相變特性對(duì)陶瓷材料進(jìn)行增韌仍是今后陶瓷增韌研究的主要課題之一。
氧化鋯增韌氧化鋁復(fù)合陶瓷具有優(yōu)良的抗腐蝕性、抗熱振性、較高的強(qiáng)度和韌性，具有廣泛的應(yīng)用前景。用氧化鋯增韌氧化鋁復(fù)合陶瓷可以制作陶瓷刀具用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄鐵和合金的加工，還可以制成工程陶瓷的界面結(jié)構(gòu)，以延長(zhǎng)工程材料的使用壽命，用氧化鋯增韌氧化鋁可以制成耐磨瓷球，因?yàn)檠趸X陶瓷材料具有良好的生物相容性，還可以作為生物醫(yī)用材料，用于硬組織(牙齒)的重建和修復(fù)。
3、氮化硼-氧化鋯復(fù)合粉體
氮化硼-氧化鋯復(fù)合粉體制備是利用機(jī)械混合法，以氮化硼、氧化鋯和添加助劑為主要原料，經(jīng)混合配料后在酒精介質(zhì)中球磨混料，干燥后制備得到復(fù)合粉體。其后裝模在熱壓燒結(jié)爐中燒成氮化硼氧化鋯復(fù)合陶瓷。由純氮化硼本身燒結(jié)能力差，難以燒結(jié)致密化，一般情況下需添加CaO、B2O3、Al2O3、ZnO等作為燒結(jié)助劑。
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隨著氧化鋯功能陶瓷的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，同時(shí)也是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策中重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的高性能新材料之一，它在我們工作和生活得到了廣泛的應(yīng)用。
氧化鋯功能陶瓷加工是指對(duì)含有氧化鋯為主的五金非金屬材料進(jìn)行深加工工藝。氧化鋯功能陶瓷傳導(dǎo)效果好，抗外力性能好，而且能夠抵御高溫環(huán)境的侵蝕。
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納米氧化鋯有三種晶體形態(tài)：?jiǎn)涡薄⑺姆健⒘⒎骄唷? 常溫下氧化鋯只以單斜相出現(xiàn)，1170℃以下穩(wěn)定的結(jié)晶形態(tài)為單斜氧化，1170-2300℃為四方晶相，2300℃至熔融狀態(tài)前為立方晶相。
由于在單斜相向四方相轉(zhuǎn)變的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較大的體積變化，冷卻的時(shí)候又會(huì)向相反的方向發(fā)生較大的體積變化，容易造成產(chǎn)品的開裂，限制了純氧化鋯在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。但是添加穩(wěn)定劑以后，四方相可以在常溫下穩(wěn)定
氧化鋯是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的新型結(jié)構(gòu)陶瓷材料，由于具有耐磨損、耐腐蝕、強(qiáng)度大、熔點(diǎn)高等特性，在冶金、電子、化工、機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在不同條件下，氧化鋯有三種不同的晶型存在：立方相(c-ZrO2))、四方相(t-ZrO2)和單斜相(m-ZrO2)以上3種晶型存在于不同的溫度范圍，并可以相互轉(zhuǎn)化。
圖1 氧化鋯晶體結(jié)構(gòu)
(左：立方相;中：四方相
