下载后可任意编辑氧化锆质耐火材料讨论现状曹起( 西安建筑科技大学, 材料与矿资学院, 西安 710055) 摘要: 主要论述了氧化锆的结构和性能, 以及氧化锆的制备方法, 同时介绍了氧化锆的应用及讨论进展现状。关键词: 氧化锆, 制备, 讨论现状引言 氧化锆是一种耐高温、 耐腐蚀、 耐磨损而且具有优良导电性能的无机非金属材料, , 特别是其优良的常温力学性能及耐高温、 耐腐蚀性能而倍受科研工作者的青睐［1－3］, 20 世纪20年代初即被应用于耐火材料领域, 70 年代中期以来, 国际上欧美日先进国家竟相投入具资讨论开发氧化锆生产技术和氧化锆系列产品生产, 进一步将氧化锆的应用领域扩展到结构材料和功能材料, 同时氧化锆也是国家产业政策中鼓舞重点进展的高性能新材料之一, 当前, 氧化锆材料的讨论主要集中在相变增韧机制、 常温柔高温力学性能讨论、 摩擦磨损机制以及氧化锆陶瓷的实际应用等方面。本文综述了氧化锆的基本性能及氧化锆的制备和应用, 并对氧化锆材料的进展前景进行了展望。1 氧化锆材料的结构与性能 1.1ZrO2 的晶体结构 在高温下, ZrO2属于立方萤石型结构, 如图1.1所示, 因为Zr4+直径大于O2-离子直径, 因此能够认为, 由Zr4+构成面心立方点阵, 占据1/2的八面体空隙, O2-离子占据面心立方点阵所有四个四面体空隙[4]。下载后可任意编辑 图1.1 常压下纯的氧化锆有三种晶型, 低温为单斜晶系, 密度5.68g/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, 三种晶型相互间的转化关系如下: 1170℃ 2370℃ 2715℃ 单斜ZrO2 → 四方ZrO2 → 立方ZrO2 → 熔体 常温下, ZrO2 只能是单斜相, 当用锆盐煅烧, 达到650℃时, 出现稳定的四方相, 继续升高时四方相逐步转变为单斜相, 再继续升温至830℃时, ZrO2又开始向四方相转变, 至1170℃时, 完全转变为四方相, 温度升至2370℃时转变为立方相; 当温度降低时, 逐步转化为四方相, 到室温时, 变为稳定的单斜相。单斜二氧化锆在830～1200℃的转变较为复杂, 会产生滞后现象。正是这种滞后现象, 为二氧化锆在陶瓷及耐火材料应用提供一个重要性能。在转变过程中, 会产生相应的体积变化, 当温度升高时, 由单斜相向四方相转变时, 会使体积收缩5%[5], 而当温度降低由四方相向单斜相转变时会使体积膨胀8%, 存在的3 种相结构, 其热膨胀是不一样的。表1.1为三种晶型的氧化锆的晶格常数与密度[6,7]。 ...
