氧化锆的发展、应用及前景.doc

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1、氧化错的发展、应用及前景一、氧化错的发展历程自从1975年澳大利亚学者K.C.Gtmv订首次提出利用Zr2O相变同时产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来，对ZE陶瓷用作结构材料的研究就十分活跃，从相变结晶学、热力学、増韧机理及材料制备系统与工艺等方面入于，企图使ZrO：，姚陶瓷材料或用ZtOJ曽韧后的陶瓷发挥更大的效用。目前研究报导较多的材料系统并具有一•定效果的有:部分稳定氧化错(PSZ);多晶四方Zg(TZP):氧化错增韧氧化铝(ZTA);氧化错增韧莫來石(ZTM);增韧SiN、SiC及超燃性氧化错等几方面，英他增韧ALN

2、、堇青石、尖晶石等亦有报导。由于Zr02相变增韧使A14、莫来石、SiN。、SiC的断裂性能亦有不同程度的提高,SiN的材料Kic从4.8-5.8提高至7左右,A14材料KiC。山4.5提高到9.8。为这些材料的进一步应用提供了力学性能上的保证。早在1789年Klaproth就从宝石中捉炼出了氧化错，但直到本世纪40年代才作为燃气灯罩应用于工业中。此后，相继在耐火材料、着色及磨料中得到应用。近十年来，研制出了具有良好韧性及多功能性的新产品，因而陶瓷的应用数量增加，所涉及到的领域也在不断扩大。氧化错是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而口具

3、有优良导电性能的无机非金属材料，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域，直到上出纪70年代中期以來，国际上欧美口先进国家竟相投入具资研究开发氧化钳生产技术和氧化皓系列产殆生产，进一-步将氧化错的应用领域扩展到结构材料和功能材料，同吋氧化钻也是国家产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料之一，目前止广泛地被应用于各个行业中。二、氧化错的基本性能帘压下纯的氧化错有三种晶型，低温为单斜晶系，密度5.65g/cm3,高温为四方晶系，密度6.10g/cm3,更高温度下为立方晶系，密度6.27g/cm3,英相互间的转化关系如下：1170r237

4、0X?27159单斜ZiO2-四方ZrO2-立方ZrO2〜熔体夭然ZtQ和用化学法得到的Z1Q属于单斜晶系。单斜晶型与四方晶型之间的转变伴随有7%左右的体积变化。加热时山单斜Z1O转变为四方NO,体积收缩，冷却时山四方ZrO：?转变为单•斜Z1Q,体积膨胀。但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度，前者约在1200°C,后者约在1000°Co山于晶型的转变产生休积变化，会造成开裂，故甲纯的氧化错陶瓷很难生产，通过实践发现加入适量的晶型稳定剂50、MgO.Y2G、CeO,等和莫他稀十.氧化物，可以使ZHL相变温度降低至室温以下，使高温稳迫

5、的四方和立方氧化皓在室温也能以稳定或亚稳定形式存在，形成无并常膨胀、收缩的立方、四方晶型的稳定氧化错(FSZ)和部分稳定氧化错(PSZ)。氧化错中随着稳定剂加入最的不同，会产生不同晶型的氧化错，相变过程中山于体积和形状的改变，能够吸收能量，减少裂纹尖端应力集中，阻止裂纹扩展，提高陶瓷材料的韧性，从此氧化错相变增韧陶瓷的研究和应用得到了迅速的发展，主耍有三种类型：部分稳定氧化错陶瓷；四方氧化错多晶休陶瓷；氧化错增韧陶瓷。三、氧化错的应用1.氧化错耐火材料氧化诰从20I比纪20年代初就被应用于耐火材料领域，直至今天在耐火材料领域仍然占

6、有一席之地。氧化错堆竭如前所述氧化错的熔点高达2700C,即使加热到1900多摄氏度也不会与熔融的铝、铁、银、钳等金属，硅酸盐和酸性炉渣等发生反应，所以用氧化箔材料制作的划圳能成功地熔炼钳、耙、钉、艳等钳族贵金属及其合金，亦对用来熔炼钾、钠、石英玻璃以及氧化物和盐类等。氧化箔耐火纤维氧化皓纤维是唯一一种能够在1600°C以上超高温环境下长期使用的陶瓷纤维耐火材料，具有比氧化铝纤维、莫來石纤维、硅酸铝纤维等更高的使用温度和更好的隔热性能，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、不易挥发、无污染。这些优异特性决定了氧化错纤维是-•种顶尖

7、的高档耐火纤维材山南京理工大学攻关的氧化箔纤维技术目前已经収得比较成熟的制备工艺。氧化箔窑炉材料氧化错作为耐火材料主耍用在大型玻璃池窑的关键部位，早期使用的错质耐火材料，其氧化错含量仅为33%~35%,口本旭硝子公司研制成功含氧化错94/95%的钻质耐火材料,将莫使用在玻璃窑顶部和关键部位，大大提高了玻璃窑的寿命。将氧化错熔融、吹制后得到大小不同的氧化错空心球，制备各种高级隔热砖，避免了陶瓷纤维老化后的粉尘污染问题，主要生产厂家有洛阳耐火材料研究院和山东第二耐火材料厂。1.氧化错结构陶瓷1975年澳大利亚R.G.Garvie以氧化

8、鈣为稳定剂制得部分稳定氧化佶，并首次利用氧化错马氏体相变増韧的效应，提高了韧性和强度，极大的扩展了氧化错在结构陶瓷领域的应用。Z2增韧陶瓷实际上是山添加不同稳定剂组成的部分稳定ZrO2,Jt确定的品体结构是以叫方相（亚稳柑）为主体的含有立方柑和单斜