氧化锆性质及其应用前景概述

代 高温电热装备 、 航空航天器构件 、 军工 、 核反应 、 原 子 能领域 、 敏感元件 、 玻璃、 人造宝石 、 冶金耐火材料 等高新技术新材料产业 的支柱之一； 是国家产业政 策 中鼓励重点发展的高性能新材料之一。 适应等优 良特性 有大量替代传统燃料电池之趋势。
氧化锆制品也作石油催化剂 。
６ ． ２ 特种 玻璃行 业
氧化锆光学性能好、 化学性资稳定 ， 故作出的烤 瓷牙光线透光性好较真实， 且镶入后颈部不象其他
金 属会 变黑 变暗发 青 。
４ ． ２ 最 佳 生物相 容性
如耐火材料 （Ａ Ｉ ｚ ０ ３ 一 Ｚ ｒ Ｏ 。 一 Ｓ ｉ Ｏ ｚ Ａ Ｚ Ｓ ） ： 氧化锆 赋予熔融玻璃 良好抗高温 、 抗腐蚀性能 、 现反应 区、 玻 璃 内不产 生碎石 ， 这种 材料 是 Ｚ ｒ （ ） 舍量越 高 、
融 的 Ａｌ 、 Ｆ ｅ 、 Ｎｉ 、 Ｐ ｔ 等 金属 以及硅 酸 盐 、 酸性 炉 渣反
３ 能源 材 料
固体氧化物燃料电池是一种新 型发 电装置 ， 氧 化锆 因其具有氧离 子传导性 、 在 高温下导 电性能增 强， 故可用于制造 固体燃料 电池 。采用氧化锆制作 的燃料电池具有高效、 能源转换快 、 无污染 、 体积小 、 节能减排 、 全固态结构 以及对多种燃料气体的广 泛
性能好 、 熔点高、 耐高温 、 热膨胀系数小、 有小的比热 和导 热系 数小 具 优 良 的热 稳 定 性 ， 有 超 高 硬 度强 度 耐 磨 损具 突 出的机 械性 能 ， 可塑性 好 易加工 成板 、 丝 等 特 性 以及 稳 定化后 的增 韧性 。 氧化锆及 制品是现代 高技术结构陶瓷 、 导电陶 瓷、 功 能 陶瓷 、 生物陶瓷、 现 代 冶金 用 高性 能耐 火 材 料、 高性能高温隔热材料的主要原料之一， 是支撑现
２ ． 川庆钻探 工程有限公 司地质勘探 开发研 究院， 成都 ， ６ １ ０ ０ ５ １ ）
摘 要
氧化锆及制品是结构陶瓷、 导电陶瓷 、 功能陶瓷 、 生物陶瓷 的主要原料之一 。氧化锆具有很多 特性 ， 如稳定的化学性质 、 熔点高 、 耐高温 、 热膨胀系数小、 热稳定性好 、 可塑性好等 。氧化锆性质的 优越性 ， 决定了氧化锆在军工 、 核反应 、 原子能领域 、 能源材料、 冶金耐火材料以及电子、 通讯 、 汽车、 机械等高新技术领域的应用前景十分广泛 。 关键 词 ： 氧化锆 性质 应 用前景 随着氧化锆系列产 品的开发生产 ， 进一步将其
应 用 领域 扩展 到结 构材 料 和功 能材料 中。
上 刖 吾
地壳中 Ｚ ｒ 含量居第 ２ ０位 ， 自然界中氧化锆矿 物主要是由锆英石和斜长石组成 ， 氧化锆及制品主 要原 料是 锆英 石 ， 全球 ９ Ｏ ９ ／ ６ 的 氧化 锆 （ 初 级 产 品） 由 中国制造 。氧化锆按制作工艺不 同分为化学法氧化 锆 和电熔法氧化锆 ， 电熔 氧化锆又分为电熔单斜氧 化 锆 和 电熔 稳 定 氧 化 锆 。氧 化 锆 主 要 化 学 成 份 是 Ｚ ｒ Ｏｚ ， 常 压 下纯 Ｚ ｒ Ｏ。 有 ３种 晶形 ， 它 们 相互 转 化 如
第１ 期
ａ
一
氧化锆 性 质及 其 应 用前景 概述
２ ５
专题 与 评 述
ｔ ｌ ｔ ｔ ｔ ｔ ｔ ｔ ｌ ；
氧 化 锆 性 质 及 其 应 用前 景 概 述
巫 兰萍 费文 宗。
（ １ ． 成都 光 明光 电股份 有 限公 司， 成都 ， ６ １ ０ １ ０ ０ ；
翌 熔体
。
Ｚ ｒ Ｏ 是一种 高熔 点 化 学稳 定 性 强 的 材 料 ， 它 同 时具 有 酸性 、 碱性 、 氧化 还 原 性 的无 机 非 金 属材 料 ， 化学 性质 稳定 ， 耐 酸碱 具强 抗腐 蚀性 能 ， 抗 氧 化性接 近 Ｎｂ 。 Ｏ 、 Ｔａ ｚ ； 有 优 越 的物 理 性 能 ， 无辐 射 光 学
立 方 晶 形
万马力的核潜艇用作核燃料的包套和压力管的用量 达２ ０ ￣３ ０吨， 用于核反应堆 的堆蕊结构材料具有燃 耗低 、 经济性好 、 运行安全 、 破损低等优点 。Ｚ ｒ 具 高 硬度 高强 度 ， 含 Ｚ ｒ １ 地 装 甲钢 、 大炮钢 、 不 锈 钢 是 制造是制造装甲车 、 坦克 、 大炮和防弹单板等武器的 重要材料 ； 又因其具有极高熔点、 传热率低以及极好 的耐 磨性 能用 于航 天 飞 机 外 壳 的 隔 热 瓦 、 火箭 及 导 弹、 雷达保护罩 ， 加入氧化钇稳定剂稳定后的氧化锆 陶瓷涂层用于高性能涡轮航空发动机上。
２ ６
四川化 工 ６ ． １ 钢铁行 业
第１ ６卷
２ ０ １ ３年 第 １期
４ 生 物 功 能 材料
氧化锆材料制 品制作 人工关节 、 骨修 复、 牙齿 等， 用该材料制作的烤瓷牙具有以下优点 ：
４ ． １ 最 佳美 学效果
铸钢耐火材料特别是生产高静压成型产品包括 中间溜槽钢、 出液口、 侵入式喷嘴 、 滑动挡板 ， 特别是 暴露在最高温中心区域 内的设备 。
下： 单 斜 晶
一
２ 军工 、 航天、 核 反应 、 原 子 能等 国 防
工 业
Ｚ ｒ 有 突出地核性能是发展原子 能工业不可缺 少的材料 ， 我 国大型核电站普遍用此材料 ， 如核动力
发 电每 一万 千瓦 发 电一年 消耗 ２ ０ ￣２ ５吨 Ｚ ｒ 材料 ， ３
四方 晶形 ＿ 二
级 别越高 ， 抗腐 蚀能 力则越 强 。 ６ ． ３ 耐火坩 埚
氧化锆导热系数小利于牙髓保护， 因具耐酸碱 抗氧化性对牙龈无毒无刺激无过敏不腐蚀 ， 其生物 相 溶性 优 于各种 金属 。
４ ． ３ 最佳 精密 度和 边缘密 合
氧化锆熔点高达 ２ ７ ０ ０ ￣ Ｃ， 加热至 １ ９ ０ ０ ＇ Ｃ不与熔