二氧化锆陶瓷的加工技术

二

氧

化

锆

材

料

的

加

工

技

术姓名：罗乔

学号：510011593

摘要

陶瓷材料种类很多，它具有熔点高、硬度高，化学稳定性高、耐高温、耐磨损、耐氧化、耐腐蚀，以及弹性模量大、强度高等优良性质。也正是由于陶瓷材料的这些性质能决定了它的加工也是和普通的材料有着截然不同的加工方式。随着现代工业的发展，对于新型材料的需求也越来越多，陶瓷材料在近十几年来得到飞速的发展。随着它的应用领域越来越广，人们对它的研究也越来越深入。本文将介绍二氧化锆这种比较典型的特种陶瓷材料（人工合成材料）并对其加工技术进行叙述和探讨在国内陶瓷材料的加工技术水平和发展程度。

关键词：陶瓷材料二氧化锆激光加工磨料水射流铣削加工金刚石套料钻

ABSTRACT

There is so many kinds of Ceramic material.They have the excellent properties.Such as the High melting point,High hardness,High Chemical stability, Heat-resistant,Resistant to wear,Resistance to oxidation,Corrosion resisting,High Elastic modulus,High strength and so on.Because of these properties , its processing is also with ordinary materials a totally different processing methods.With the development of modern industry,The demand for new materials will be more and more.Ceramic materials get rapid development in recent decade.Along with its application field more and more widely, people have studied it also more and more deeply.This paper will introduce alumina and zro2 which is Synthetic material and its processing technology description and explore the domestic ceramic materials processing techniques and development degree.

KEY WORD : Ceramic materials zirconium dioxide Laser processing

Abrasive Water technology milling Diamond set of material drill

1 材料介绍

陶瓷材料种类很多，它具有熔点高、硬度高，化学稳定性高、耐高温、耐磨损、耐氧化、耐腐蚀，以及弹性模量大、强度高等优良性质。也正是由于陶瓷材料的这些性能决定了它的加工也是和普通的材料有着截然不同的加工方式。随着现代工业的发展，对于新型材料的需求也越来越多，陶瓷材料在近十几年来得到飞速的发展，随着它的应用领域越来越广，人们对它的研究也越来越深入，本文将介绍二氧化锆这种比较典型的特种陶瓷材料（人工合成材料）并对其加工技术进行叙述和探讨在国内陶瓷材料的加工技术水平和发展程度。

二氧化锆陶瓷，高纯度的二氧化锆为白色粉末，含有杂质时略带黄色或灰色。二氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度 5.65g/3cm ；高温时为四方晶系，密度6.10g/3cm ；更高的温度下转变为立方晶系，密度为6.27g/3cm 。二氧化锆陶瓷的熔点在2700C ︒以上，能耐2300C ︒的高温，其推荐使用温度为2000~2200C ︒。同时二氧化锆的热膨胀系数的变化受温度的影响明显。在20~200C ︒阶段下，热膨胀系数为6108⨯/C ︒,在1000C ︒附件，由于晶体结构由c →t 转变，产生体积收缩。但加入增韧剂后抑制了相变，热膨胀系数不再受c →t 转变的影响。二氧化锆的化学稳定性很高，各种酸中仅溶于氢氟酸。二氧化锆容易与碱和碳酸盐熔烧，形成锆酸盐。与其他主要陶瓷种类的力学性能相比较，二氧化锆的抗热震性较差。

由于二氧化锆固溶体具有离子导电性，故可用作高温下工作的固体电解质，应用于工作温度为1000~2000C ︒的化学燃料电池，还可用于其他电源。利用稳定二氧化锆的高温导电性，还可将这种材料作为电流加热的光源和电热发热元件。由于二氧化锆还能抗熔融金属的侵蚀，所以多用作铂等金属的冶炼坩埚和1800C ︒以上的发热体和炉子、反应堆绝热材料等。特别指出，二氧化锆作添加剂可大大提高陶瓷材料的强度和韧性。氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的强度达1200MPa 、断裂韧性为15.0，分别比原氧化铝提高了三倍和近三倍。它的炕腐蚀性可以用它来做盛钢水包的内衬，在连续铸钢中做浇口砖。二氧化锆由于其的高强度和优良的韧性（常温抗压强度可

以达到2100MPa，1000C︒时为1190MPa，经过增韧的陶瓷常温抗弯强度最高可以达到2000MPa）可以用来制造发动机构件，如轴承、气缸等。二氧化锆还具有高温半导体性，室温下纯二氧化锆是良好的绝缘体，但超过1000C︒后导电很好，电阻为4cm

Ω，所以这种优良的特性可以将它广泛的应用于热敏感材料类，而且是适合那∙

种高温情况下，很具有应用潜力，而且在最新的MEMS技术中也可以得到一定的应用。最后，二氧化锆还具有比较好的敏感特性，二氧化锆稳定化后有氧空气的存在，可用以制作气敏元件，作为测量一些气体的探头，同时对于之前提到的MEMS技术中更是有很好的应用潜力，由于它的这种半导体和以及气体敏感元件，可以在很多地方得到广泛的应用，然而加工确是阻碍此种材料应用的一个最大的阻碍。