20世紀20年代初氧化鋯即被應用于耐火材料領域，直到上世紀70年代中期以來，國際上歐美日先進國家竟相投入具資研究開發(fā)氧化鋯生產(chǎn)技術和氧化鋯系列產(chǎn)品生產(chǎn),進一步將氧化鋯的應用領域擴展到結構材料和功能材料，同時氧化鋯也是國家產(chǎn)業(yè)政策中鼓勵重點發(fā)展的高性能新材料之一，目前正廣泛地被應用于各個行業(yè)中。
常壓下純的氧化鋯有三種晶型，低溫為單斜晶系，密度5.65g/cm3 ，高溫為四方晶系，密度6.10g/cm3，更高溫度下為立方晶系，密度6.27g/cm3 ，其相互間的轉(zhuǎn)化關系如下：天然氧化鋯和用化學法得到的氧化鋯屬于單斜晶系。單斜晶型與四方晶型之間的轉(zhuǎn)變伴隨有7%左右的體積變化。加熱時由單斜氧化鋯轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆窖趸?，體積收縮，冷卻時由四方氧化鋯轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毖趸啠w積膨脹。但這種收縮與膨脹并不發(fā)生在同一溫度，前者約在1200℃，后者約在1000℃。  由于晶型的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積變化，會造成開裂，故單純的氧化鋯制品很難生產(chǎn)，通過實踐發(fā)現(xiàn)加入適量的晶型穩(wěn)定劑氧化鈣、氧化鎂、氧化釔等和其他稀土氧化物，可以使氧化鋯相變溫度降低至室溫以下，使高溫穩(wěn)定的四方和立方氧化鋯在室溫也能以穩(wěn)定或亞穩(wěn)定形式存在，形成無異常膨脹、收縮的立方、四方晶型的穩(wěn)定氧化鋯（FSZ）和部分穩(wěn)定氧化鋯（PSZ）。  氧化鋯中隨著穩(wěn)定劑加入量的不同，會產(chǎn)生不同晶型的氧化鋯，相變過程中由于體積和形狀的改變，能夠吸收能量，減少裂紋尖端應力集中，阻止裂紋擴展，提高陶瓷材料的韌性，從此氧化鋯相變增韌陶瓷的研究和應用得到了迅速的發(fā)展，主要有三種類型：部分穩(wěn)定氧化鋯；四方氧化鋯多晶體；氧化鋯增韌陶瓷。   
一、氧化鋯耐火材料
氧化鋯窯爐材料  氧化鋯作為耐火材料主要用在大型玻璃池窯的關鍵部位，早期使用的鋯質(zhì)耐火材料，其氧化鋯含量僅為33%~35%,日本旭硝子公司研制成功含氧化鋯94%~95%的鋯質(zhì)耐火材料，將其使用在玻璃窯頂部和關鍵部位，大大提高了玻璃窯的壽命。  將氧化鋯熔融、吹制后得到大小不同的氧化鋯空心球，制備各種高級隔熱磚，避免了陶瓷纖維老化后的粉塵污染問題。
氧化鋯耐火纖維  氧化鋯纖維是唯一一種能夠在1600℃以上超高溫環(huán)境下長期使用的陶瓷纖維耐火材料，具有比氧化鋁纖維、莫來石纖維、硅酸鋁纖維等更高的使用溫度和更好的隔熱性能，并且高溫化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕、抗氧化、不易揮發(fā)、無污染。這些優(yōu)異特性決定了氧化鋯纖維是一種頂尖的高檔耐火纖維材，由淄博鋯鉿耐材攻關的氧化鋯纖維技術目前已經(jīng)取得比較成熟的制備工藝。 
氧化鋯坩堝  如前所述氧化鋯的熔點高達2700℃，即使加熱到1900多攝氏度也不會與熔融的鋁、鐵、鎳、鉑等金屬，硅酸鹽和酸性爐渣等發(fā)生反應，所以用氧化鋯材料制作的坩堝能成功地熔煉鉑、鈀、釕、銫等鉑族貴金屬及其合金，亦可用來熔煉鉀、鈉、石英玻璃以及氧化物和鹽類等。 
二、氧化鋯結構陶瓷 
1975年澳大利亞R.G.Garvie以氧化鈣為穩(wěn)定劑制得部分穩(wěn)定氧化鋯，并首次利用氧化鋯馬氏體相變增韌的效應，提高了韌性和強度，極大的擴展了氧化鋯在結構陶瓷領域的應用。   氧化鋯增韌陶瓷實際上是由添加不同穩(wěn)定劑組成的部分穩(wěn)定氧化鋯，其確定的晶體結構是以四方相（亞穩(wěn)相）為主體的含有立方相和單斜相組成的多晶結構，它具有高的韌性、高的抗彎強度、高的硬度和耐磨性等特點，更顯示出應用的廣泛性。它在機械、電子、石油、化工、航天、紡織、精密測量儀器、精密機床、生物工程和醫(yī)療器械等行業(yè)有著廣泛的應用前景。   由于部分穩(wěn)定氧化鋯具有低熱導率、強度韌性好，低彈性模量，高抗熱沖擊性，高工作溫度（1100℃），所以用于制造狄索爾發(fā)動機零件，內(nèi)燃機零件。它具有小體積，重量輕，熱效高，是一種有效的節(jié)能發(fā)動機。日本、美國、德國等一些技術發(fā)達國家用韌性氧化鋯制作發(fā)動機。同時還用制造計算機驅(qū)動組件，密封件，航空發(fā)動機的散熱葉片等。 部分穩(wěn)定氧化鋯具有高的硬度和耐磨性，所以氧化鋯在磨介和磨具領域中有著廣泛的應用：如球磨球和球磨機內(nèi)部襯里和耐磨部件，拉絲模等。
我國關于韌性陶瓷在磨介領域占一半以上，而其中氧化鋯球占絕對優(yōu)勢。由于氧化鋯沒有磁性、不導電、不生銹、耐磨，所以在生物醫(yī)學器械領域和刀具工具領域中應用很廣：如用于醫(yī)學手術刀和剪磁帶等有磁性物質(zhì)的制品，制作人造骨骼、人造關節(jié)、人工牙齒等。近來部分穩(wěn)定氧化鋯通過粉末冶金方法，制備避磁的手表表殼、耐腐的表件和其它儀表另件。用來制作切菜刀、剪刀、螺絲刀、榔頭、鋸、斧頭等，既更適宜于切生吃食物和熟食。結構陶瓷作為氧化鋯的一個新型應用領域，目前越來越為人們所重視。中國目前的氧化鋯結構陶瓷，有70%的企業(yè)是由氧化鋯鋁陶瓷行業(yè)轉(zhuǎn)化而來的。中國市場的部分穩(wěn)定氧化鋯的應用正處于起步發(fā)展階段。主要為：光纖接插件及套管、氧化鋯磨介、刀具、紡織及煙草機械承板等。
三、氧化鋯功能陶瓷 
圓珠筆用氧化鋯陶瓷球珠  我國是制筆大國，國際上每5支筆中有4支來自中國，已形成近800億元/年的市場，一般情況下，圓珠筆用球珠主要是不銹鋼和炭化鎢材料，但這類球珠在書寫過程中經(jīng)常出現(xiàn)斷線、掉珠、死珠、蘸頭等現(xiàn)象，“圓珠筆用氧化鋯陶瓷球珠”克服了以上缺陷，填補了國內(nèi)空白，該科技成果已被列為國家制筆行業(yè)“十一五”國家重點推廣新產(chǎn)品。 
氧化鋯陶瓷刀具  氧化鋯陶瓷刀具具有高強度、耐磨損、無氧化、不生銹、耐酸堿、防靜電、不會與食物發(fā)生反應的特點，同時刀體光澤如玉，是當今世界理想的高科技綠色刀具，目前市場主要產(chǎn)品有：氧化鋯陶瓷餐刀、剪刀、剃須刀、手術刀等，近幾年在歐、美、日、韓等地已開始流行。 
氧化鋯高溫發(fā)熱材料  氧化鋯在常溫下為絕緣材料，比電阻高達1015Ω·cm，溫度升高至600℃可以導電，而在1000℃以上時是良導體，可作1800℃高溫發(fā)熱元件，最高工作溫度可以達到2400℃，目前已經(jīng)被成功地用于2000℃以上氧化氣氛下的發(fā)熱元件及其設備中，磁流體發(fā)電的電極材料也在積極的研究之中。 
氧化鋯生物陶瓷材料  烤瓷牙家族中的貴族—氧化鋯烤瓷牙，烤瓷牙材料的好壞直接影響它的質(zhì)量和患者身體健康，因烤瓷牙的內(nèi)冠是由不同金屬材料制作而成，金屬內(nèi)冠易與口腔唾液發(fā)生氧化反應，氧化鋯材質(zhì)的烤瓷牙由于沒有金屬內(nèi)冠層，牙齒透明度好，光澤度極佳，更有效避免了牙齒過敏和牙齦黑線等問題，具有足夠好的遮色能力，能夠完美解決重度四環(huán)素牙患者的牙齒美容需求，而且氧化鋯材質(zhì)的強韌性彌補了普通烤瓷牙易蹦缺的缺點，生物相容性好，不刺激口腔粘膜組織，易于清潔，是目前國內(nèi)外最優(yōu)質(zhì)的烤瓷牙。 
氧化鋯涂層材料  高性能Y2O3等穩(wěn)定劑穩(wěn)定的氧化鋯熱障陶瓷涂層材料，主要應用于高性能渦輪航空發(fā)動機。
氧化鋯通訊材料  近年來隨著信息及通信等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其產(chǎn)品越來越向高精密、小型化方向發(fā)展，增韌氧化鋯陶瓷優(yōu)良的力學性能、耐腐蝕及高絕緣性能能夠勝任這一領域，目前已有氧化鋯陶瓷插針和氧化鋯陶瓷套筒產(chǎn)品問世。在陶瓷PC型光纖活動連接器中，二氧化鋯插針體是其關鍵部件。 
氧化鋯氧傳感器  汽車工業(yè)中在使用三效催化轉(zhuǎn)化器降低排放污染的發(fā)動機上，氧傳感器是必不可少的，目前使用的氧傳感器有氧化鈦式和氧化鋯式兩種，其中應用最多的就是氧化鋯式氧傳感器。  早在20世紀70年代中期，日本汽車生產(chǎn)技術完備卻難以進入美國市場，但美國制定新政策限制汽車尾氣污染給日本帶來了機會，日本科學家把氧化鋯制成多孔氧傳感器，裝在發(fā)動機里自動檢測發(fā)動機里氧氣與燃燒氣體的比例，并自動控制輸入氣體和排出氣體的比例，從而大大減少汽車排放的有害氣體，使日本汽車一舉打入美國市場。 
四、氧化鋯其它應用 
與氧化鋯形成復相材料  與其它材料復合形成的復相材料，比如氧化鋯與氧化鋁、莫來石等材料形成的復相材料，得到了比單相材料具有更優(yōu)異性能的新材料。  普通陶瓷添加劑  陶瓷色釉料方面的應用：氧化鋯為黃綠色顏料良好的助色劑，若想獲得性能較好的釩鋯黃顏料，必須選用質(zhì)純的氧化鋯，另外在釉料制造方面，純的氧化鋯可以提高釉的高溫粘度和擴大高溫粘度變化的溫度范圍，有較好的熱穩(wěn)定性，其含量為2%~3%時，能提高釉料的抗龜裂性能，還因氧化鋯的化學惰性大，能提高釉料的化學穩(wěn)定性和抗酸堿侵蝕的能力，有時也被用來制作乳濁釉。  制備鉻酸鹽原料制備鋯酸鹽的原料，由二氧化鋯和一些金屬氧化物或金屬碳酸鹽反應生成，它們都是大分子結構，具有各種電性能，為高溫、電子元器件等領域所應用。 
五、氧化鋯的發(fā)展前景 
氧化鋯高性能耐火材料的開發(fā)研究已引起世界工業(yè)先進國家的高度重視，并成為研究、投資、生產(chǎn)十分活躍的領域，尤其是日本、美國等國家都投入可觀的經(jīng)費。我國歷來對發(fā)展氧化鋯新型材料高度重視，并取得了許多重大成果。近幾年有一些公司已經(jīng)能夠生產(chǎn)高質(zhì)量氧化鋯超細粉體，且大部分產(chǎn)品出口。但應該看到的是我國在原料粉體的生產(chǎn)方面整體還處于較落后的水平。今后的發(fā)展應朝著超細、高純方向發(fā)展，產(chǎn)品制造方面應朝著新功能、新應用領域方向發(fā)展，不斷擴大氧化鋯應用領域。

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