氧化锆陶瓷
含量：钇稳定氧化锆Y-TZP 镁稳定氧化锆Mg-PSZ 铈稳定氧化锆Ce-TZP
氧化锆陶瓷（ZR02）性能参数
体积密度：5.5~6.05 g/cm^3
熔点：2715℃
抗弯强度：1100 MPa
断裂韧性：12 MPam^(1/2)
莫氏硬度：8.5
弹性模量：220 GPa
线膨胀系数：(6.5~11.2)E-6 /℃
最高使用温度：2200
备注：
1 Y-TZP
Y-TZP中稳定剂Y2O3的原子分数通常在2%-3%。与其他陶瓷相比，Y-TZP的烧结温度低，大约在1400-1550℃，材料烧结性能好，致密度高。该陶瓷具有优良的常温力学性能，抗弯强度通常在1000Mpa以上，最高可达2Gpa，断裂韧度一般在10-15Mpa?m1/2，最高达30MPa?m1/2。Y-TZP还表现出良好的耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性，被认为是最具发展潜力的陶瓷材料之一，以它为基体已开发出多种多元复合强化氧化锆陶瓷材料并应用于实际。研究表明：当Y2O3为3%时，即3Y-TZP的综合力学性能最优。
但是，Y-TZ有一明显的缺点，即在100-400℃的低温区长期使用时，材料表面向内部发生t→m等温相变，导致力学性能急剧下降，即发生低温性能老化。老化现象在200-300℃温度区间表现最为突出，而且在潮湿空气或有水的环境下，老化速度明显加快。研究发现3Y-TZ在空气中于250℃老化处理1000h，约65%的四方相转变为单斜相，而在180℃、0.3Mpa蒸汽条件下仅保持5h就有87%的四方相转变为单斜相。Y-TZ的这种低温性能老化现象严重地制约着其应用，因此研究Y-TZ的低温老化机理和防止低温老化的途径逐渐成为近年来氧化锆陶瓷材料研究的热点。
2 Mg-PSZ
Mg-PSZ与Y-TZP相比，其突出优点是在相对较高的温度下具有优良的力学性能和抗蠕变性能，属于使用温度低于800℃的中常温结构陶瓷材料。但是Mg-PSZ的研究和开发受到两个不利因素的制约：一是MgO在ZrO2的立方区固溶温度高达1700℃，导致Mg-PSZ的烧结温度很高（一般在1700-1800℃），使材料的制备和工业化十分困难；二是Mg-PSZ在高于1000℃时易产生晶相分离和大量四方相失稳，至使材料性能衰退，严重制约其在高温区的应用。因此，Mg-PSZ今后的研究重点是努力降低烧结温度，实现低温烧结；同时改善其高温力学性能，扩大应用范围。
3 Ce-TZP
CeO2是一种较理想的氧化锆稳定剂，作为稳定剂与Y2O3相比有如下优点：价格低廉，且能在较宽的范围内与氧化锆形成四方相固溶区。在固溶范围内，可使t→m的开始相变温度大大降低，如3.5Y-TZP的相变温度在560℃左右，而20Ce-TZP的相变温度可降低至25℃以下。另一方面，Ce-TZP的临界相变晶粒尺寸比Y-TZP大，因此不需要超细粉末即可制得性能较好的氧化锆陶瓷材料。
在性能方面与Y-TZP相比，Ce-TZP具有较高的断裂韧度和良好的抗低温水热老化性能，不足之处是硬度和强度偏低。Ce-TZP材料不能在还原气氛下烧结，易造成晶粒粗大。研究表明：CeO2原子分数为10-20%时，Ce-TZP的抗弯强度最高，可达800Mpa，而硬度和断裂韧度对晶粒大小有很强的依赖性。这种宏观的力学性能在微观上则表现为裂纹尖端的相变区随Ce-TZP晶粒尺寸增加而增大。所以，制备Ce-TZP陶瓷的关键是适当控制晶粒的长大，获得优良的力学性能。
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