氧化锆陶瓷的应用及发展

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1、氧化锆陶瓷的应用及发展随着科学技术的发展，人们对材料的需求也在不断的提高。当今世界新型陶瓷的发展趋向是：原料超细化，材料多功能化、轻质高强化和材料结构梯度化。为也相应地发展了材料复合、成型与烧结工艺、制品的后处理和相应的测试方法。氧化锆陶瓷也与其他新型的陶瓷一样，随着新工艺、新技术的运用，进一步充分发挥了它高熔点、比重大、耐腐蚀、耐磨损、低导热、半导体及相变等特点。1975以来，ZrO2陶瓷逐步受到许多国家的重视，80年代席卷全球的“陶瓷热”就是以ZrO2陶瓷为研究对象的，20多年来，具有种种性能的ZrO2陶瓷和以ZrO2为相变增韧物质的复合陶瓷迅速

2、发展，成为国内外的研究热点[3]，目前对氧化锆陶瓷的研究主要有一下几个方面：（一）ZrO2微粉的制备工艺研究目前普遍采用的工艺制备方法有机械方法（其中包括球磨法、振动法、搅拌法、气流磨）、共沉淀法（酸性共沉淀法、盐水溶液加水分解法等）、盐类分解合成法（喷雾干燥法、火焰喷雾干燥法、等离子法、激光合成法等等）、加水分解法（溶胶——凝胶法、醇盐分解法）。他们各自有自己的特点。其中溶胶——凝胶法是一种比较成熟的制备ZrO2纳米粉体的方法。（二）ZrO2增韧复合材料的研究氧化锆复合材料增韧的主要措施有：控制ZrO2粒子尺寸，使之尽可能小于DH控制ZrO2粒子尺

3、寸的分布，如果粒子尺寸分布太宽，相变持续的温度范围也宽，韧化机制不同，控制困难；最佳的ZrO2体积含量的均匀的弥散，提高体积含量可以提高能量吸收密度，但过高的含量会导致微裂纹合并；ZrO2粒子和基体的热膨胀系数要匹配，希望尽可能接近；控制ZrO2粒子本身化学组成，即稳定添加剂的种类和加入量及分布等等。（三）ZrO2陶瓷的应用ZrO2在电子陶瓷中的应用主要有压电元件、滤波器、超声波振荡器及高温导体。ZrO2在功能陶瓷中的应用主要有气体传感器、温度传感器等高技术自动控制系统及高温固体燃料电池电介质和磁流体发动机等。又因它具有耐高温、高强度、韧性好和耐腐蚀

4、等特性，可用于空间飞行器的无润滑滚珠轴承和喷气发动机、内燃料机和汽轮机的构件等，同时它还可以做耐火材料，玻璃等。氧化锆除了应用于工程陶瓷方面外，它更可应用于牙科修复体的研究。牙种植材料应具有如下特性材料对人体无毒,具有化学稳定性；种植体应能保持稳固，具有足够的强度和韧性，能承受力；材料应具有可操作性,方便加工成形；材料应具有低的热传导性；材料对X射线的阻射性应比骨组织强,便于种植术中术后观察。而氧化锆陶瓷正好具有以上特性，故可以用于义齿的种植材料。ZrO2陶瓷用于牙种植体的优点作为一种口腔种植材料，具有良好的生物相容性和生物功能性,能长期保持稳定状态

5、,无生物退变性,不产生组织损伤和破坏作用；由于四方晶相颗粒马氏相变过程中的能量吸收,同其它陶瓷材料相比,ZrO2陶瓷具有更好的机械性能,如弯曲强度、断裂韧性都高。在机体组织的正常生理代谢作用下,ZrO2陶瓷能耐受体液的作用,不发生变质或变性,能长期保持化学稳定性。氧化锆陶瓷具有很好的可加工性；ZrO2陶瓷完全可耐受常规消毒灭菌；种植材料对X射线的阻射性应比骨组织高,且相差越大越有利于术中术后观察等。尽管ZrO2具有以上的优点，但是其制备成本太高。氧化锆的高强度和韧性对于牙科修复体所需的强度和韧性来说是非必须的，同时也大大增加了加工成本。在未来需要解决

6、如下问题:液相烧结助剂及条件的选择；液相烧结助剂与氧化锆物理化学性质的匹配；液相烧结助剂与氧化锆稳定剂的相互作用等等。随着全球老龄化趋势的发展,未来人体硬组织替换材料将越来越受到人们的重视，氧化锆这类生物活性陶瓷也将具有广阔的研究价值和市场前景。由于生物陶瓷材料具有较大发展潜力和研究价值，从仿生原理出发，其制备成分结构与天然骨组织相近，而且满足种植提高力学性能要求的复合材料是当今研究的热点。氧化锆复合陶瓷已经成为现代医学领域的一个不可缺少的重要部分，总之，因为氧化锆具有优良的物理化学性质，它在工程陶瓷方面和生物陶瓷（牙科修复体）方面的发展都具有广阔的

7、应用前景。谢谢