為何氧化鋯陶瓷比一般的陶瓷耐摔？

科眾陶瓷廠(chǎng)采用氧化鋯粉末進(jìn)行一系列加工后可變成各種陶瓷結構件以及陶瓷棒，陶瓷板等，那么加工后得到的陶瓷件為何比一般陶瓷加工后得到的陶瓷件更耐摔呢？接下來(lái)我們了解一下。
 
在常壓下，純 ZrO2 共有三種晶態(tài)：?jiǎn)涡保∕onoclinic）氧化鋯（m-ZrO2）、四方（Tetragonal）氧化鋯（t-ZrO2）和立方（Cubic）氧化鋯（c-ZrO2），上述三種晶型存在于不同的溫度范圍，并可以相互轉化：

 
ZrO2四方相與單斜相之間的轉變是馬氏體相變，由于四方相轉變?yōu)閱涡毕鄷r(shí)有 3~5%的體積膨脹和 7~8%的切應變。因此，純 ZrO2 制品往往在生產(chǎn)過(guò)程（從高溫到室溫的冷卻過(guò)程）中會(huì )發(fā)生 t-ZrO2 轉變?yōu)?m-ZrO2 的相變并伴隨著(zhù)體積變化而產(chǎn)生裂紋，甚至碎裂，因此無(wú)多大的工程價(jià)值。

 

但是，當加入適當的穩定劑（如 Y2O3,MgO2,CaO,CeO2 等）后，可以降低 c-ZrO2 →t-ZrO2 與 t-ZrO2→ m-ZrO2 的相變溫度，使高溫穩定的 c-ZrO2 和 t-ZrO2 相也能在室溫下穩定或亞穩定存在。

當加入的穩定劑足夠多時(shí)，高溫穩定的 c-ZrO2 可以一直保持到室溫不發(fā)生相變。進(jìn)一步研究發(fā)現氧化鋯發(fā)生馬氏體相變時(shí)伴隨著(zhù)體積和形狀的變化，能吸收能量，減緩裂紋尖端應力集中，阻止裂紋的擴展，提高陶瓷韌性。因此氧化鋯相變增韌陶瓷的研究和應用得到迅速發(fā)展。氧化鋯相變增韌陶瓷有三種類(lèi)型，分別為部分穩定氧化鋯陶瓷，四方氧化鋯多晶體陶瓷及氧化鋯增韌陶瓷：

1.部分穩定氧化鋯陶瓷

當ZrO2 中穩定劑加入量在某一范圍時(shí)，高溫穩定的 c-ZrO2 通過(guò)適當溫度下時(shí)效處理使 c-ZrO2 大晶粒（c 相）中析出許多細小紡錘狀的 t-ZrO2（t 相）晶粒，形成 c 相和 t 相組成的雙相組織結構。其中 c 相是穩定的而 t 相是亞穩定的并一直保存到室溫。在外力誘導下有可能誘發(fā) t 相到 m 相的馬氏體相變并伴隨體積膨脹，耗散部分能量、抵消了部分外力從而起到增韌作用，稱(chēng)為應力誘導相變增韌。這種陶瓷稱(chēng)之為部分穩定氧化鋯(partiallystabilized zirconia，PSZ)，當穩定劑為CaO、 MgO、Y2O3 時(shí)，分別表示為 Ca-PSZ、 Mg-PSZ、Y-PSZ 等。

2.四方氧化鋯多晶體陶瓷

當ZrO2 中穩定劑加入量控制在適當量時(shí)可以使 t-ZrO2 以亞穩狀態(tài)穩定保存到室溫，那么塊體氧化鋯陶瓷的組織結構是亞穩的 t- ZrO2 細晶組成的四方氧化鋯多晶體稱(chēng)之為四方氧化鋯多晶體陶瓷(tetragonalzirconia polycrystal，TZP)。在外力作用下可相變 t-ZrO2 發(fā)生相變，增韌不可相變的 ZrO2 基體，使陶瓷整體的斷裂韌性改善。當加入的穩定劑是Y2O3、CeO2，則分別表示為 Y-TZP、Ce-TZP 等。

 
氧化鋯陶瓷棒，氧化鋯陶瓷管，陶瓷針

3.氧化鋯增韌陶瓷

如果在不同陶瓷基體中加入一定量的 ZrO2 并使亞穩四方氧化鋯多晶體均勻的彌散分布在陶瓷基體中，利用氧化鋯相變增韌機制使陶瓷的韌性得到明顯的改善。這種氧化鋯相變增韌陶瓷稱(chēng)為氧化鋯(相變)增韌陶瓷(ZirconiaToughened Ceramics，ZTC)。如果陶瓷基體是Al2O3 、莫來(lái)石（Mullite）等，分別表示為 ZTA、ZTM 等。

綜上所述，氧化鋯陶瓷由于具備良好的韌性、表面處理性能等，在各個(gè)領(lǐng)域都受到熱捧！