氧化锆陶瓷的稳定性

氧化锆陶瓷的稳定性

在正常的压力和温度之下，氧化锆陶瓷的稳定晶体为单斜晶相，而ZrO2由单斜相向四方相的晶型的转变有7%-9%的体积收缩，而氧化锆陶瓷在冷却过程中的马氏体相变会产生3%-5%的体积膨胀，导致陶瓷开裂，所以，未经稳定化处理的ZrOz粉就无法制得稳定性好的陶瓷制品。

降低ZrO₂晶粒尺寸和在ZrO₂中固溶入第二相氧化物都可以将起相变增韧作用的四方相氧化错保持到室温，通常需要对ZrO₂粉进行稳定化以制备韧性更好的氧化错陶瓷制品，所谓稳定化处理，就是在ZrO₂中加入Y²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ce⁴⁺等离子半径与Zr⁴⁺离子半径相差小于12%的阳离子。这些阳离子可以置换错离子形成置换固溶体，达到阻止晶型转变的目的。

常见的稳定剂有Y₂O₃、CeOz、Yb₂O₃、CaO、MgO、Er₂O₃等，稳定剂的用量也会影响氧化锆陶瓷的稳定度，以氧化钇稳定氧化锆作为一个例子，氧化钇的一般量为2~10mol%，当加入量为2~4 mol%时，四方相氧化锆的陶瓷可在室温下存在，当加入量大于8mol%时，可以获得立方相氧化锆陶瓷。氧化钇稳定的氧化锆是一种理想的高温绝缘和研磨材料，它具有很好的耐高温，耐化学腐蚀，耐磨损，抗氧化，高硬度等特点，同时具备较大的热膨胀系数，较小的热容量和热导率。