氧化鋯陶瓷結(jié)構(gòu)件以氧化鋯（ZrO2）為主體材料，高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損，是具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的無機非金屬材料。為什么氧化鋯陶瓷比一般的陶瓷結(jié)構(gòu)件更耐磨耐摔？諾一精密陶瓷為您分享：

為什么氧化鋯陶瓷比一般的陶瓷結(jié)構(gòu)件更耐磨耐摔

氧化鋯粉末進行一系列加工后，可變成各種陶瓷結(jié)構(gòu)件以及陶瓷棒，陶瓷板等。

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：

ZrO2四方相與單斜相之間的轉(zhuǎn)變是馬氏體相變，由于四方相轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕鄷r有 3~5%的體積膨脹和 7~8%的切應(yīng)變。因此，純 ZrO2 制品往往在生產(chǎn)過程（從高溫到室溫的冷卻過程）中會發(fā)生 t-ZrO2 轉(zhuǎn)變?yōu)?m-ZrO2 的相變并伴隨著體積變化而產(chǎn)生裂紋，甚至碎裂，因此無多大的工程價值。

但是，當(dāng)加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑（如 Y2O3,MgO2,CaO,CeO2 等）后，可以降低 c-ZrO2 →t-ZrO2 與 t-ZrO2→ m-ZrO2 的相變溫度，使高溫穩(wěn)定的 c-ZrO2 和 t-ZrO2 相也能在室溫下穩(wěn)定或亞穩(wěn)定存在。

當(dāng)加入的穩(wěn)定劑足夠多時，高溫穩(wěn)定的 c-ZrO2 可以一直保持到室溫不發(fā)生相變。進一步研究發(fā)現(xiàn)氧化鋯發(fā)生馬氏體相變時伴隨著體積和形狀的變化，能吸收能量，減緩裂紋尖端應(yīng)力集中，阻止裂紋的擴展，提高陶瓷韌性。因此氧化鋯相變增韌陶瓷的研究和應(yīng)用得到迅速發(fā)展。

氧化鋯相變增韌陶瓷有三種類型，分別為部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷，四方氧化鋯多晶體陶瓷及氧化鋯增韌陶瓷：

1.部分穩(wěn)定氧化鋯陶瓷

當(dāng)ZrO2 中穩(wěn)定劑加入量在某一范圍時，高溫穩(wěn)定的 c-ZrO2 通過適當(dāng)溫度下時效處理使 c-ZrO2 大晶粒（c 相）中析出許多細小紡錘狀的 t-ZrO2（t 相）晶粒，形成 c 相和 t 相組成的雙相組織結(jié)構(gòu)。其中 c 相是穩(wěn)定的而 t 相是亞穩(wěn)定的并一直保存到室溫。在外力誘導(dǎo)下有可能誘發(fā) t 相到 m 相的馬氏體相變并伴隨體積膨脹，耗散部分能量、抵消了部分外力從而起到增韌作用，稱為應(yīng)力誘導(dǎo)相變增韌。這種陶瓷稱之為部分穩(wěn)定氧化鋯(partiallystabilized zirconia，PSZ)，當(dāng)穩(wěn)定劑為CaO、 MgO、Y2O3 時，分別表示為 Ca-PSZ、 Mg-PSZ、Y-PSZ 等。

2.四方氧化鋯多晶體陶瓷

當(dāng)ZrO2 中穩(wěn)定劑加入量控制在適當(dāng)量時可以使 t-ZrO2 以亞穩(wěn)狀態(tài)穩(wěn)定保存到室溫，那么塊體氧化鋯陶瓷的組織結(jié)構(gòu)是亞穩(wěn)的 t- ZrO2 細晶組成的四方氧化鋯多晶體稱之為四方氧化鋯多晶體陶瓷(tetragonalzirconia polycrystal，TZP)。在外力作用下可相變 t-ZrO2 發(fā)生相變，增韌不可相變的 ZrO2 基體，使陶瓷整體的斷裂韌性改善。當(dāng)加入的穩(wěn)定劑是Y2O3、CeO2，則分別表示為 Y-TZP、Ce-TZP 等。

3.氧化鋯增韌陶瓷

如果在不同陶瓷基體中加入一定量的 ZrO2 并使亞穩(wěn)四方氧化鋯多晶體均勻的彌散分布在陶瓷基體中，利用氧化鋯相變增韌機制使陶瓷的韌性得到明顯的改善。這種氧化鋯相變增韌陶瓷稱為氧化鋯(相變)增韌陶瓷(ZirconiaToughened Ceramics，ZTC)。如果陶瓷基體是Al2O3 、莫來石（Mullite）等，分別表示為 ZTA、ZTM 等。

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