氧化锆陶瓷的性能

氧化锆生物陶瓷
• 氧化锆陶瓷是一种生物惰性陶瓷材料，已有大量 实验表明其具有优良的生物学性能。1988年 christel等首次报道了氧化锆陶瓷作为股骨头替代 品。目前，氧化锆已经制成牙齿的整形材料。
氧化锆超塑性陶瓷
• 陶瓷硬而脆，加工非常困难，这是陶瓷用作结 构材料所面临的最大难题。1975年加维等制成 ZrO2相变增韧陶瓷材料，发现了陶瓷的“超塑 性现象”。 • 陶瓷材料要具有超塑性，必须具有下列四个基 本条件。 1. 晶粒尺寸要微小（0.3~0.5um）。 2. 晶粒属等轴晶系。 3. 变形时结构稳定。 4. 在一定的应变速率和温度范围内。
抗热震性能较低
大的热膨胀系数和低热导率使Y-TZP在热震作用 过程中产生较大的热应力，加之在此过程由相变引 起的表面微裂纹，使材料具有较低的抗热震性能， 目前针对此点所采取的措施主要基于以下两种思路;

一是用高热导率、低热膨胀系数、高强度、高韧 性的复合相降低热震过程中的热应力以提高抗热震 能力，如用SiC和晶须和颗粒.
氧化锆增韧陶瓷
• 在人们的心里面陶瓷一般比较脆和硬的，但部分 稳定氧化锆硬度低，脆性低，断裂韧性较高。 • 优良的性能源于四方氧化锆经受应力诱导相变转 变为单斜相相变，该相变同时伴有体积膨胀。这 种现象称为相变增韧。 • 相变增韧ZrO2陶瓷具有优良的力学性能、低的导 热系数和良好的抗热震性，是一种极有发展前途 的新型结构陶瓷。
低温老化
• Y-TZP材料具有优异的室温强度和韧性，但在低 温潮湿环境下低温老化大大的限制了它的应用. 低温老化的主要特征为:①t→m相变的进程在 200~300最为迅速。②水和水汽将加速t→m相变 的进行。t→m相变一般由表及里进行。④高的稳 定剂含量和细晶结构有利于抑制t→m相变。针对 Y-TZP的低温老化，目前主要采取以下几方面措 施： • ①控制TZP材料的晶粒尺寸和稳定剂的含量。 • ②加入氧化物作为稳定剂及加入高弹性模量第二 相颗粒。 • ③进行表面抗老化措施。
四方氧化锆多晶体TZP的典型物理性能 The typical physicial properties of tetragonal ZrO2multi-crystal TZP
对Ce-TZP一般控制小于6~9um，对于Y-T双晶粒尺 寸必须小于1um，当Y-TZP采用常压、热压和等静 压烧结三种工艺，其室温抗弯强度分别为 1000~1300Mpa、1500~1700Mpa、2500Mpa。
氧化锆陶瓷的性能
• 氧化锆（ZrO2）作为一种新型陶瓷材料，具有优 异的物理和化学性能，是耐火材料、高温结构材 料、生物材料和电子材料的重要原料,在工业生产 中得到广泛的应用。
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氧化锆全瓷牙
氧化锆传感器
• 高纯的氧化锆呈白色，一般的呈黄色或灰色。热导 率低、热稳定性好及高温蠕变小是陶瓷的最主要特 征。陶瓷的热导率比其他陶瓷低得多。的熔点为 2715。纯致密烧结体的变形温度高达2400~2500， 一般工业纯生产的制品的蠕变温度也达2200。所以， 陶瓷是高温隔热及结构材料的理想材料。陶瓷的化 学性能稳定，与多数熔融金属不浸润。 • 氧化锆具有良好的化学性质。它是一种弱酸性氧化 物，化学性能稳定，除硫酸和氢氟酸外，对其它酸、 碱及碱熔体、玻璃熔体和熔融金属都具有很好的稳 定性。
部分稳定氧化锆
• 部分氧化锆具有优良的高温热稳定性、低热导率、 高强度和韧性等优良的性能。 • 随烧结温度升高，材料抗弯强度和断裂韧性先增 大后减小，其最大值分别可达到648.8Mpa和 5.8Mpa· 1/2. m
• 材料力学性能的变化是材料相对密度、晶界相对 含量及晶粒大小等因素共同作用的结果。适当延 长保温时间能够减少晶界玻璃相、提高材料强度。
氧化Baidu Nhomakorabea传感器
• 氧化锆氧传感器具有较高的测氧精度和良好的高 温稳定性，被广泛应用于内能机尾气排放中氧含 量检测等领域，随着氧传感器研究的不断深入和 陶瓷层压工艺技术的日益成熟，氧传感器逐渐向 小型化方向发展，其形状由管式转为板式。
PZT压电陶瓷由于它的性能参数多样性、振动模式 的研究与开发利用以及器件制作技术的进步等因素， 促使它在近十年来发展甚为迅速，应用日趋广泛，对 整个国民经济的发展有着一定的影响，例如压电点火 装置和滤波器等。

二是改善TZP材料的微观结构，增大相变的增韧 效应，提高热震过程裂纹扩展阻力以提高材料的临 界热震温差△Tc，达到提高材料抗热震性能的目的。

氧化锆压电衬槽
• 以ZrO2作主要成分、可制备成PZT、PLZT等压电材 料，在超声、水声及各种蜂鸣器等压电元件制备 中，启动重要作用。 • 这类材料的热膨胀系数也比其它陶瓷材料大，其 数值与铁的膨胀系数相近，这一点使得它们与金 属的胀缩配匹成为可能。 • PZT和PLZT的断裂韧性的确比其它陶瓷材料好，这 使得用它们生产切屑刀具成为可能，如刀、剪刀 等。
部分稳定氧化锆PSZ的物理性能 The physical properties of partial stability ZrO2 TZP
四方氧化锆多晶体
• 这种陶瓷材料的晶粒很小，采用超细、高纯的氧 化锆粉体，且要准确控制Y2O3含量烧结而成。 • Y-TZP为含钇的多晶四方ZrO2，它具有高强、高韧 性、高耐磨等优良的机械性能，但在200~300℃下 即产生强度退化现象。这主要由于四方一单斜的 转化。 • 四方一单斜随温度变化可以引起相变外，与四方 相的颗粒大小也紧密相关，随着颗粒变小，相变 强度也随之降低。颗粒大小低于一定程度，温度 即使降低至室温或更低温度下也不会相变。
氧化锆高温感应炉
• 氧化锆高温感应炉是以氧化锆材料为发热体的一 种新型炉体。它的突出特点是可以再 1600~2300℃的高温范围内，在空气或氧气气氛 中使用。 • 氧化锆能做为高频感应炉的感应发热体，主要是 由它独特的结构和电性能决定的。氧化锆具有负 的电阻温度系数，在室温下，它是很好的绝热体， 具有很高的电阻系数，但是随着温度的升高，其 电阻率急剧降低，在1500℃左右已成为十分良好 的导体。