氧化锆陶瓷的结构以及其基础知识简介

氧化锆陶瓷零件想必许多工厂都有用过，像一些陶瓷棒条，陶瓷隔热板，耐磨陶瓷管等都比较常见，但大家是否了解氧化锆陶瓷的结构呢？下面科众陶瓷厂会对氧化锆陶瓷的结构进行分析还会介绍关于它的基础知识。

二氧化锆（ZrO2）是高熔点的金属氧化物，相对分子量为123.22，沸点为4300℃，软化点在2390℃—2500℃范围内，熔点为2715℃。二氧化锆不溶于水、硫酸、盐酸和硝酸，加热时微溶于氢氟酸和浓硫酸。纯二氧化锆为白色，较纯的氧化锆为淡黄色。

常温下纯二氧化锆是绝缘体，加入稳定剂可使其导电率升高且在高温下能呈现出离子型导电。二氧化锆有三种晶型，结晶学参数及其三种晶型的结构示意简图如下所示。

二氧化锆的三种晶型可以随温度的变化而互相转化：高于1170℃时，单斜相会转变为四方相；超过2370℃时，四方相会转化为立方相。

通常，陶瓷材料都较脆和硬，但是氧化锆陶瓷比较特殊，因为存在上述四方相与单斜相间的转变而具有较高韧性，此相变为马氏体转变，其特征如下：

a、具有成核的生长过程，t-m相变无扩散，在很高温度范围内进行，原子发生有序位移，但位移量小于一个原子间距，相邻原子在发生相变后仍保持相邻；

b、t-m相变伴随着很大体积变化（3%-5%）和剪切应变（1%-7%），且相变是可逆的，加热时又会发生m-t相变；

c、t-m相变温度由晶粒尺寸和外力作用决定，颗粒越细小相变温度就越低，当外界压力高于3700MPa时，四方相氧化锆可以保留到室温。

纯二氧化锆会发生t-m相变，易导致产品碎裂失去实用价值，因而在生产过程中，常用Y2O3、CeO2、CaO和MgO等来稳定处理氧化锆陶瓷。其原理是在氧化锆的晶体结构中引进这些金属离子Y3+、Ca2+、Mg2+、Ce2+等置换Zr4+从而形成固溶体，使四方相氧化锆可以保留在室温下而不再发生相变，以此来稳定氧化锆陶瓷材料。

但从另一角度来看，人们利用稳定剂及某些特定工艺控制氧化锆的马氏体相变，在室温下可获得对外界应力敏感的亚稳态四方相氧化锆，制造出可相变的高韧性氧化锆陶瓷材料，如下图所示，为应力诱发相变增韧的示意图。