磷酸锆材料及其应用

氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷在牙科领域的研究现状

氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷在牙科领域的研究现状氧化钇稳定四方氧化锆多晶陶瓷在牙科领域的研究现状/高燕等 ??51?? 高燕12，张富强12 1上海交通大学医学院附属第九人民医院，上海200011;2上海市口腔医学研究所，上海200011 与传统牙科陶瓷材料相比，以氧化钇Y2O3为稳定剂的四方氧化锆t- ZrO2多晶陶瓷Y-TZP由于存在介稳的四方氧化锆向单斜氧化锆m- ZrO2 的应力诱导相变增韧作用，具有较高的韧性，而受到了普遍关注。主要从材料性能、加工性、美学性能等方面对Y-TZP在牙科领域的研究现状作一综述。氧化锆 Y-TZP 挠曲强度 CAD-CAM Application Status and Development Tendency of Yttria-stabilized Tetragonal Zirconia PolycrystalsY-TZP GAOYan ZHANG Fuqiang 1 Department of Prosthetic Dentistry Shanghai 9th People’Hospital Shanghai 200011;2.Shanghai Jiaotong University and Shanghai Institute of Stomotology Shanghai 200011 Abstract Compared with traditional dental ceramic Y-TZP is becoming more and more popular between dentists and patients due to its stress induced t–m ZrO2 transformation. This paper introduces the mechanical propertymachinable and aesthetic property of Y-TZP. Key words zirconiaY-TZPflexture strengthCAD-CAMt 0 与传统的金瓷修复体比较，全瓷冠桥修复体因其在美学和生物相容性方面性能的改善而受到普遍的关注13。不论是玻璃陶瓷，高铝含量的玻璃渗透陶瓷都不能满足后牙固定局

锆的应用领域非常广泛

锆的应用领域非常广泛，主要以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域，仅有3%-4%左右的锆被加工成金属锆（或称海绵锆）的形式，再进一步加工成各种锆合金，应用于核燃料组件或者普通工业领域：如化工设备。本文着重介绍金属锆（或称海绵锆）及下游锆合金材的制造及应用情况。一、锆的简介锆（Zirconium）的元素符号Zr，位于化学元素周期表中IV-B族，它的原子序数是40，是一种银白色的过渡金属。锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料；锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。锆主要以矿物形式存在于自然界，锆在地壳中锆的含量居第20位，比常见的金属铜、铅、镍、锌多，却被称为“稀有金属”，是因为制取工艺较为复杂，不易被经济地提取。另外，在已发现的40多种锆铪矿床中，具有工业开采价值的只有10种左右，用于工业生产的仅有锆英石和斜锆石两种。二、锆资源储量丰富、供应集中据美国地质调查局（USGS）统计，全球锆储量51百万吨、基础储量77万吨(以ZrO2计)，其中澳大利亚和南非拥有世界上最大的锆英砂储量，储量占比分别占44.6%和25.0%，基础储量占比45.45%、18.18%。我国资源储量相对比较缺乏，储量和基础储量进展世界的0.98%和4.81%。锆英砂主要产地集中于澳大利亚、南非Richards Bay Deposit 地区、美国佛罗里达以及非洲的莫桑比克和亚洲的印度尼西亚、越南、印度等。目前世界年产锆英砂在125-130万吨之间。澳大利亚是世界第一大锆英砂生产国，目前占世界市场份额总量1/3 以上。南非是世界第二大锆英砂生产国，产量仅次于澳大利亚，目前占世界市场份额总量约1/3。

超硬材料的结构特征与材料硬度的关系

超硬材料的结构特征与材料硬度的关系材料中的化学键按其特性可分成三类：即金属键、共价键和离子键材料。一般说来，共价键材料具有最高的硬度；离子键材料具有较好的化学稳定性；金属键材料具有较好的综合性能。材料硬度的大小，主要决定于物质内部结构中原子间结合力的强弱。结合力越强，抵抗外力作用的强度就越大，材料的硬度就越高。金属键一般不很强，故金属键结合成的材料硬度通常不高。共价键则因其键力很强，所以共价键结合成的材料均具有很高的硬度，如金刚石是世界上最硬的材料。离子键的键力较强，因而离子键材料有较高的硬度。材料的硬度与材料的内部结构特征如离子半径、价键、配位数有关。其规律如下： ①对于结合力类型相同的材料，其离子半径减小，硬度也可提高； ②离子电价高，键力提高，硬度也可提高； ③质点堆积越紧密，密度越大，硬度越高； ④阳离子配位数越高，硬度越高。 1.元素的共价半径元素周期表中给出了元素的共价半径。共价半径小，材料硬度高。为什么碳是最符合生成超硬材料的元素呢?下面我们分析一下元素的性能。 ①惰性气体它们是满壳层的元素，其化合价为零，通常呈气态，可用降温或加压的方式使其变为液态，但是除去温度、压力条件则又变成气体，所以它很难变为超硬材料。 ②氢在通常状况下呈气态。氢原子(H)只有一个电子，当它与其他原子(x)形成共价键后，氢核就暴露在外面，于是可通过库仑作用再与其他电负性较大的原子(Y)相结合。因而，氢键可表示为X —H —Y 的形式。当X 与H 结合时，形成共价键x —H ，结合得紧密；当H 再与Y 结合时，形成氢键，结合力弱。尽管氢还可以通过特殊的形式形成有诸多性能的固态金属氢，但它没有超硬的性能。 ③第二周期中的元素当把第二周期以外的元素分析过之后，就余下第二周期的锂（Li ）、铵(Be)、硼(B)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)等几种元素了，它们的共价半径见表1—3。对于N ，O ，F ：通常呈气态，凡气体从其特性出发，不可能形成超硬的材料。对于Li ，Be ，B ：它们的共价半径均大于碳，若从共价半径小，硬度高的规律来考虑，就只剩下碳元素了。综上所述，碳是最符合生成最坚硬物质的元素。 2.价键从价键的观点出发，半满键的碳，呈4价，它既可“捕获”4个电子变成稳定态，也可“奉献”4个电子而呈稳定态。因此，碳通常以共价键结合，具有很高的硬度。 (1)杂化轨道理论杂化轨道是相当普遍的原子结合形式之一。杂化轨道理论最先是由鲍林(Paning L)和斯来托(Slater J ．C)于1931年提出的。鲍林把d 轨道组合进去，得到了s —p —d 杂化轨道(图l —3)。唐敖庆等把f 轨道组合进去，得到了s —p —d —f 杂化轨道，使该理论更加完善。对金刚石而言，仅讨论s —p 轨道杂化，而不去讨论d —f 更为复杂的杂化轨道。在量子力学里有叠位原理和简并状态，如金刚石的3 sp ，可写为s 、x p 、y p 、z p ，它

锆英砂的工业用途

锆英砂的工业用途锆英砂（锆英石）极耐高温，其熔点达2750。并耐酸腐蚀。世界上有80%的直接用于铸造工业、陶瓷、玻璃工业以及制造耐火材料。少量的用于铁合金、医药、油漆、制革、磨料、化工及核工业。极少量的用于冶炼金属锆。含ZrO265～66%的锆英石砂因其耐熔性(熔点2500℃以上)而直接用作铸造厂铁金属的铸型材料。锆英石砂具有较低的热膨胀性、较高的导热性，而且较其他普通耐熔材料有较强的化学稳定性，因此优质锆英石和其他各种粘合剂一起有良好的粘结性而用于铸造业。锆英石砂也用作玻璃窑的砖块。而锆英石砂和锆英石粉与其他耐熔材料混合还有其他用途。锆英砂（锆英石）用于耐火材料（称锆质耐火材料，如锆刚玉砖，锆质耐火纤维），铸造行业铸型用砂（精密铸件型砂），精密搪瓷器具，此外也用于玻璃、金属（海绵锆）以及锆化合物（二氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、氟锆酸钾、硫酸锆等）的生产中。可制作玻璃窑的锆英石砖，盛钢桶用锆英石砖、捣打料和浇注料；添加到其它材料中可改善其性能，如合成堇青石中添加锆英砂，可拓宽堇青石的烧结范围，而又不影响其热震稳定性；在高铝砖中添加锆英砂，制造抗剥落高铝砖，热震稳定性大大提高；还可用于提取ZrO2。锆英砂可做铸造用优质原砂，锆英砂粉是铸造用涂料主要成分。

锆英砂（锆英石）和白云石一起在高温下反应生成二氧化锆或锆氧(ZrO2)。锆氧也是一种优质耐熔材料，虽然其晶形随温度而变。稳定的锆氧还含有少量的镁、钙、钪或钇的氧化物，稳定的锆氧熔点接近2700,它抗热震，在一些冶金应用中比锆英石反应差。稳定的锆氧导热性低，在工业锆氧中，二氧化铪作耐熔物使用是无害的。金属形式存在的锆，主要用于化学工业和核反应堆工业，以及用于要求耐蚀、耐高温、特殊熔合性能或吸收特殊中子的其他工业，在美国，锆总消耗量中约有8%用于这些工业，而铪金属的唯一有意义的应用是用在军舰的核反应堆。锆金属，用多段提炼法获得，最初锆英石在电炉中和焦炭反应产生碳氢化锆，然后氯化生成四氯化锆。镁还原四氯化锆法（Thekrollprocess）包括四氯化物的还原，它把镁金属放在一种惰性的气体中，用来获得海绵状锆金属。可以用碘化物热离解法精炼高纯度锆金属，在这一过程中，依靠金属和碘蒸气在200℃的温度下发生反应，并将易挥发的碘送往连接器中，使锆成为易挥发碘的形态，从而与大多数杂质分离。大约在1300℃的温度下，碘化物在加热的灯丝上被分离。灯丝上附着高纯度的锆。释放出来的碘从灯丝中转移，这种产物称为锆晶棒。

核级锆合金性能及其应用领域研究中期报告

中期报告题目：核级锆合金性能及其应用领域研究

图1.1不同腐蚀条件下Zr-4和N18合金样品的腐蚀增重曲线成分相同的锆合金在不同水化学条件下进行腐蚀时，其发生转折所需时间和转折后的腐蚀速率有很大差别，并且对不同水化学条件腐蚀的敏感性也不同。近年来，主要集中研究了锆合金在LiOH水溶液中的抗腐蚀性能，并且对t-ZrO2的形成和其相的转变进行分析研究。当氧化膜中的t-ZrO2相向m-ZrO2相加速转变时，氧化膜厚度增加且变得较疏松，致使压应力下降，加速了腐蚀，这样就降低了合金的抗腐蚀性能，因此可以通过控制相变转化率来提高锆合金的抗腐蚀性能。 1.1.2合金元素对Zr合金腐蚀性能的影响加入合金元素能约束杂质元素对锆耐蚀性的损害，控制氧化膜结构而提高锆合金耐腐蚀性能的。合金元素对耐腐蚀性能的影响涉及到合金元素种类。研究表明，锆中添加何种元素均影响纯锆的耐蚀性，350℃水中3000h的腐蚀试验表明，添加合金元素对耐蚀性不利影响的递减顺序依次是Mo、Si、Cu、Nb、Ni、Cr、Sn和Fe。理论上根据Wagner-Hauffe假说，选用锆的同族元素进行合金化对提高锆的耐腐蚀性最有利。但Ti元素对锆的耐腐蚀性能是有害的；Hf元素因其大的热中子吸收截面可作为优异的控制材料被使用；Sn是第IV族元素中唯一能成为锆的合金化元素，目前生产中通常采用降低Sn元素含量，添加Nb元素的微量的Cu元素以及提高Fe元素含量来改善锆合金腐蚀性能，其他可添加的元素还有Nb，Cr，Mo，Ni，Fe。目前，通常通过以下几个方面控制锆合金的耐腐蚀性能：

（1）改变合金元素成分和比例不同合金元素的作用对于处于不同腐蚀介质中的锆合金的影响是不同的，因此要考虑合金元素的协同作用。当前新型锆合金的设计趋势是：降低Sn的含量（0.3％-0.6％），提高耐腐蚀性能；添加一定量的Cu（0.01％-0.2％），提高耐腐蚀性能；增加Fe（0.1％-0.35％）的含量，降低Nb、Fe质量比；尽量避免Cr、Ni的加入，以减少吸氢。（2）表面改性处理目前主要使用的表面改性处理方法有离子注入技术和等离子电解氧化技术。等离子电解氧化(PEO) 技术就是在合适的电解液中进行等离子电解氧化，使锆合金表面生成陶瓷氧化物膜，提高材料的耐磨性和耐腐蚀性能。研究表明，PEO技术是一种改善锆合金耐腐蚀性能的有效方法。另外，改善锆合金腐蚀性能还可通过：①控制热加工制度，优化加工工艺，控制第二相数量、大小及分布；②控制水化学条件。但这些措施仍需进一步发展完善，因此在改善锆合金耐腐蚀性能方面仍需进行大量研究工作。 1.2锆合金的力学性能：金属的塑性变形主要依靠滑移和孪生，锆合金的塑性变形机制包括柱面滑移、基面滑移、锥面滑移和孪生等。锆合金的微观组织和力学性能主要通过锆合金塑性变形机制影响，如变形方式、晶粒的初始取向、变形温度和应变速率等。纯锆的室温弹性模量为9.9×104Mpa，剪切模量为3.6×104Mpa，泊松比为0.35，室温下为密排六方结构。由于α-Zr的滑移面为（1010），不同于其他金属的（0001）面，故具有比其他密排六方金属优异的延性。密排六方结构金属一个重要特性是各向异性，对称性低，独立滑移系少，比面心立方晶体和体心立方晶体复杂得多。因此，晶粒取向是影响其变形机制的一个非常重要的原因。国外的很多研究工作主要集中在具有强烈基面织构的纯锆板材，而对于含有合金元素的锆合金，初始取向对其塑性变形行为及变形机理等方面的研究工作还开展得很少。此外，Zr合金板材通常具有双峰织构，这对深入研究取向对变形机理和变形织构的影响带来更大的难度和挑战。图1.2密排六方晶体点阵的滑移系

超硬材料报告

超硬材料的性能和应用材料成型及控制工程2009级2班张天珍学号：20091420224 摘要：超硬材料在工业发展进程中扮演了至关重要的角色。随着时代发展和技术的更新，将越来越受到人们的关注。本文立足事实基础，以超硬材料多年的发展历史为背景，详细介绍了超硬材料的基本性能以及在工业、军工、航空航天、电子、机械、汽车、机床工具、精密制造、医疗、石材、建材等方面的应用。重点介绍了金刚石和立方氮化硼的性能和应用关键词：超硬材料金刚石立方氮化硼性能应用 1、引言金刚石及立方氮化硼称为超硬材料,是因为它们具有超凡的高硬度特性。金刚石是自然界已知物质中最硬的物质, 还具有高绝缘性、优异的耐磨性和良好的导热性。立方氮化硼的硬度仅次于金刚石, 还具有高耐磨、低摩擦系数、优异的耐热性和化学稳定性,特别是对铁族金属呈化学惰性,尤其适合于加工硬而脆的铁族金属材料。立方氮化硼的这一特点是金刚石所不能比拟的。这样, 立方氮化硼就以其独特的优越性与金刚石相互补充,构成了超硬材料的两大体系。超硬材料具有其他材料无可比拟的优异力学、热学、光学、声学、电学和生物等性能，享有“材料之王”赞誉，是用途广泛的极端材料，不仅可加工世界上所有的已知材料，而且可制成性能极端的功能性器件，在诸多应用领域具有不可替代性。超硬材料及制品已广泛应用于军工、航空航天、电子、机械、汽车、机床工具、精密制造、医疗、石材、建材、机场、清洁能源、高速铁路、公路、石油与天然气钻井、地质勘探、煤炭及矿物采掘、救灾抢险、家庭装修等国计民生的各个领域。 2、金刚石的性能和应用 2.1金刚石的发展史人类最早发现先金刚石是在公元前800年，但直到18实际末，才开始对金刚石有了系统科学的研究。法国人拉瓦锡发现金刚石可燃烧，英国人费南腾研究证实金刚石是碳的同素异形体。1955年由美国通用电气公司首次以石墨为原料在高温高压条件下合成出金刚石，从此，工业技术领域进入新的时代。 2.2金刚石的性能金刚石是自然界已知物质中硬度最高的材料。莫氏硬度为10 ,是石英8.5倍，刚玉的4.4倍，立方氮化硼的1.56倍。特别指出，（111）面的硬度大于（110）

纳米氧化锆的应用

纳米级二氧化锆的应用二氧化锆是一种具有高熔点、高沸点、导热系数小、热膨胀系数大、耐磨性好、抗腐蚀性能优良的无机非金属材料。其纳米材料因具有比较高的比表面积而有许多重要用途，近几年来已成为科研领域中的一个热点，并被广泛应用于工业生产中。由它可以制备出多种功能的陶瓷元件，在固体氧化物燃料电池热障涂层材料、催化剂载体润滑油添加剂气敏性耐磨材料等方面都有一定的应用和发展。结构陶瓷方面，由于纳米二氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。钇稳定纳米二氧化锆(优锆纳米材料)粒径小，纯度99.9%，平均粒径20-40纳米，烧出来的陶瓷通透性好，表面光洁度高，适合做牙科陶瓷，刀具陶瓷，结构陶瓷，生物陶瓷。纳米氧化锆粉体(优锆纳米)，具有纳米颗粒尺寸细、粒度分布均匀、无硬团聚和很好的球形度。生产中做到了精确控制各组分含量，实现不同组分之间粒子的均匀混合，严格控制颗粒尺寸、形态和结构，保证了产品的质量。利用该产品掺杂不同元素的导电特性，在高性能固体电池中用于电极制造，成为电池专用。纳米氧化锆粉体（40-50纳米）分散在水相介质中, 形成高度分散化、均匀化和稳定化的纳米氧化锆液(苏州优锆纳米材料)。纳米氧化锆分散液除具有纳米粉体的特性外，还具有更高的活性、易加入等特性。纳米氧化锆分散液做到产品中纳米材料以单个纳米粒子状态存在，客户使用能用到真正的纳米材料，用出真正的纳米效果，大大提高产品的性能。纳米氧化锆分散液因为达到了完全单分散纳米状态，所以和其他材料表面接触后不是普通粉体材料的吸附，而是和化学键结合一体，所以有极高的稳定性，可以极大的提高耐水洗，耐磨、抗菌等性能，极大地发挥纳米材料的作用。

工业锆及锆合金腐蚀性能研究

Internal Combustion Engine & Parts? 117 ? 工业锆及锆合金腐蚀性能研究刘鹏;菅凤侠;吴青山 (西安工业大学北方信息工程学院，西安710200) 摘要：锆及锆合金具有优越的耐腐蚀性能，作为包壳及存储材料，应用于石油或化工行业，同时在核工业领域也有着较为广泛的应用。本实验讨论温度发生变化时通过腐蚀极化曲线反应Zr-3合金的耐蚀性能。得到600益时Zr-3合金的腐蚀电位-390mV，腐蚀电流密度-4.0mA/cm2,具有较为优越的耐腐蚀性。关键词：Zr-3合金;腐蚀;极化曲线；性能研究 1锆合金的发展锆在高温条件下在水和蒸汽中都有很强的抗腐蚀性能，特别在核反应堆重具有相当好的抗中子辐照性能，且有适合的力学性能和良好的加工性能。锆及锆合金是核动力反应堆的燃料包壳材料及其结构材料等。锆及锆合金的研究与发展与核工业的发展是密切关联的，随着后续大力发展原子能发电站得到推广应用。锆和钛两者在海水中使用时都很好，但是耐蚀性方面有些差别。在非酸性氯化物中，如海水或氯化物溶液，锆和钛均具有耐蚀性，但锆比钛更耐细缝隙腐蚀，因为随着时间延长缝隙环境往往会转变为还原性的，对于钛及钛合金来讲，随着还原性增强腐蚀性能下降。在有机酸中，锆比钛更可靠的多，在高温和整个浓度范围内锆都是耐蚀的，而钛会随着环境的变化受到影响。但是锆在200益以下时，对干氯具有耐蚀性，湿氯就会产生局部腐蚀，且相当敏感。应力腐蚀开裂是材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的脆性断裂现象，由于应力腐蚀破坏前没有明显的塑性变形，故常造成灾难性的事故，从应力看，造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力。从环境介质看，每一种金属或合金，只有在特定的介质中才会发生应力腐蚀，如低碳钢在NaOH，硝酸盐、碳酸盐、液体氨、H2S等溶液；奥氏体不锈钢在氯化物溶液；铜合金在在氨，铵离子溶液；铝合金在海水，N aC l等溶液中才会发生应力腐蚀破坏。由于高温、高压及辐射因素的影响，在材料服役期间必将会发生应力腐蚀断裂现象。而对于工业上来讲，其工作环境大多是纯腐蚀性的，尤其是石化或工业行业中，往往还存在持续高温及冲击环境等。因此每年也会有大约10%的锆及锆合金被应用于石化等方面。因为锆对很多腐蚀介质有着很强的抵抗力，且其耐蚀性能是明显优于钛而接近于钽。锆及锆合金以其优越的性能受到各国学者越来越多的关注，虽然目前锆合金的价格稍高，但其优良的耐腐蚀性却战胜了其价格上的相对劣势[2]。本试验通过对锆或锆合金热处理后，研究其不同温度条件时腐蚀性能的变化。 2极化曲线分析为了探索如何腐蚀性能的变化，必须对电极进行研究，极化曲线的测定是其中重要方法之一。在研究可逆电池的电动势和电池反应时，电极上几乎是没有电流通过的，所以每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，故电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称之为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线。锆是一种活泼金属，但其可形成表面致密的氧化膜，因此从其属于钝化材料这方面来讲，钝化区若遭到破坏会使得锆及锆合金的腐蚀性能迅速下降。根据试验可得不同退火温度段试样的极化曲线图，而在不同温度下的极化曲线腐蚀电位和电流密度都有不同程度的变化，因而得到 700益的极化曲线具有较低的电流密度，但是其腐蚀电位又太低，当550益时极化曲线腐蚀电位很高，电流密度也较低，由此可得出600益时极化曲线具有较高的腐蚀电位-390mV和较低的电流密度-4.0mA/cm2，根据极化曲线中腐蚀性能的判断标准，该温度下的腐蚀性优良。 2.1不同保温时间下锆及高合金极化曲线分析温度的确定使锆合金在退火过程中的影响因素减少了很多，这是只需要考虑时间变化对腐蚀性能的影响，根据不同种类检测方法的分析，在所选的时间范围内约3h 的腐蚀性能较为优越。根据Zr-Sn-N b系合金在480益及 580益时腐蚀行为的影响，可发现在480益试样的增重会减少，580益时试样的增重相对增加了，但是腐蚀性却没有多大变化。究其原因，主要是原因是因在时效过程中N b的固溶度随着温度的变化而变化，所以在时效中，N b的沉积相不一导致了腐蚀性能的变化。本实验中锆合金中存在的第二相粒子的变化对腐蚀会产生很大的影响[3]，得知该条件下的腐蚀电位约为- 380mV，腐蚀电流约为-3.0 mA/cm2,根据极化曲线的标准腐蚀电位增大了，但同时腐蚀电流也增加了。该条件下的极化曲线虽然电流密度变大了但腐蚀电位也变大，综合认为在600益时保温3h的试样腐蚀性能较为优越。图1是不同温度下的极化曲线，综合三条曲线来看，600益时试样的耐腐蚀性较为优越。 2.2冷却方式不同对锆及锆合金极化曲线的影响在600益、保温3h随炉冷却曲线中的腐蚀电位为：390mV，而电流密度为：-3.8mA/cm2，与以上的分析对比得出，腐蚀电位从-380m V减小到-390mV，稍有减少约占 2.6%，电流密度也从降低了，从-4.10 mA/cm2增加到了

超硬材料及制品的基本知识

超硬材料及制品基本知识一、超硬材料概念:对于超硬材料的含义至今没有一个公认为满意的解释。1981年国际硬物质科学会议认为,硬度大于1000HV的物质均可称为硬物质，这就自然包括了金刚石和立方碳化硼。后来对这个定义进行了补充,认为能加工诸如硬质合金(硬度1600—1８00ＨV)、刚玉（—２00０ＨV）、碳化硅(—22００HV）等这一类物质的材料称为超硬材料。目前由于金刚石和立方氮化硼等材料有其极高的硬度，所以统称为超硬材,具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。二、超硬材料的分类:分为单晶超硬材料和聚晶超硬材料(也称为“复合超硬材料”）及3．金刚石薄膜三类。单晶超硬材料和聚晶超硬材料的主要区别为:单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好,但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具;聚晶金刚石/立方氮化硼是指以金刚石和立方氮化硼微粉等单晶超硬材料为主要原料,添加金属或非金属粘结剂通过超高压高温烧结工艺制成的聚晶复合材料。它的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料,但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体,可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的轻易从锯片表面脱落的弊端,具有更高的耐磨性。金刚石薄膜是用化学气相沉积(CVＤ）法或其它方法在非金刚石衬底上制备出的超硬薄

膜。它不仅可用于制作各种金刚石刀具,还可作为功能材料用于制作声传感器、扬声器振动膜、红外窗口、Ｘ光检测窗口等，应用领域十分广泛。国际上从七十年代初开始进行金刚石薄膜的试制并迅速掀起金刚石薄膜研究开发热潮。我国从八十年代中期开始此项研究，并已列入国家“863计划”，现已能制备出8０ｍm、厚2mm的金刚石薄膜，并在应用研究方面取得了不少成果,但目前总体上仍处于研制阶段,尚未达到工业化应用阶段。有人预计,金刚石薄膜将是２１世纪金刚石工业的主要材料，各国科学家都在为使金刚石薄膜产业化而不懈努力。三、金刚石按用途分为两类:质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，质差粒细用于工业的称工业用金刚石。宝石级金刚石,又称钻石，光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之王”,价值昂贵，是世界公认的第一货品，其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石）,以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交 ?总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性,市场潜力更大,广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域,电子信息、航天航空、国防等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1．1复合超硬材料的主要产品用途?当前,复合超硬材料的产品主要分为四类:石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。 (1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击

锆铁的性质及用途

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟锆铁的性质及用途锆铁是由锆与铁及硅、铝等元素组成的铁合金。炼钢用的锆铁是锆硅铁，含Zr15%～45%，Si30%～65%。用铝热法生产的则因含铝故称锆铝铁，含 Zr15%。1789 年德国克拉普罗特(M.H.Klaproth)发现了一种新的氧化物，取名叫Zircomia。1824 年瑞典贝采利厄斯(J.J.Berzelius)用钾还原K2ZrF6 的方法，首次制出锆。1923 年美国钢厂首次进行了用锆硅铁做脱氧剂的试验，取得良好效果。之后开始用金属热法生产出锆硅铁和锆铝铁。中国南京特殊合金厂，于1987 年试制出锆硅铁，含Zr20%～40%，Si45%～55%;用作炼钢脱氧剂。性质锆的原子量为91.22。外层电子结构为ztdz5s。。熔点1852℃。沸点4400℃。密度6.49g/cm3(20℃)。锆铁系相图见一FN。锆与铁生成稳定的化合物 FeZr2(45.1%zr)，熔点1650℃，FeZr 系内有两个共晶体。在16%Zr 时共晶熔点为1330℃;在84%Zr 时共晶熔点约为940℃。锆与硅生成多种硅化锆。有Zr：Si(Si13.65%)，ZrSi3(Si15.55%)，ZrSi(Si23.55%)和ZrSi2(si38.12%)等。商品锆硅铁的密度约3.5g/cm3，熔化温度范围为1260～1345℃。用途锆是稀有金属。它是碳化物形成元素。在炼钢过程中，锆是强有力的脱氧和脱氮元素。锆能细化钢的奥氏体晶粒。它和硫能化合成硫化锆，因此能防止钢的热脆性。锆还有降低钢的应变时效现象和提高钢的低温韧性等优点。锆在铸铁中的作用类似钛。可形成碳化锆，与硫结合形成硫化物。在冷却时促进石墨的生成。少量的锆即有利于白口铸铁的石墨化，使白口铁灰口化。在生产韧性铸铁时缩短退火时间。锆资源含锆矿石有十几种。而在工业上可用的只有锆英石(zircon)和斜锆石(baddeleyite)两种。锆英石也叫锆石，是分布最广的锆矿物。主要产地为美国、巴西、印度、澳大利亚、中国和独联体等国。其主要组成为ZrO2SiO2。理论成分为：ZrO267.01%和SiO233.99%。锆英石矿

外科植入物氧化钇稳定四方氧化锆Y-TZP陶瓷材料

《外科植入物---氧化钇稳定四方氧化锆（Y-TZP）陶瓷材料》行业标准编制说明一、工作简况任务来源：根据食药监办械管〔2017〕94号《总局办公厅关于印发2017年医疗器械行业标准制修订项目的通知》,确定由天津市医疗器械质量监督检验中心（以下简称天津中心）负责起草“外科植入物---氧化钇稳定四方氧化锆（Y-TZP）陶瓷材料”（项目编号： N2017012-T-TJ）行业标准。任务下达后，天津中心对此项工作给予了高度重视，及时于2017年3月28日在武汉召开2017年标准制订工作启动会，并公开征集标准制定工作参与单位。启动会上责成标准项目负责人就《外科植入物---氧化钇稳定四方氧化锆（Y-TZP）陶瓷材料》标准的立项背景、现有工作基础、项目工作安排做了详细介绍，并成立了标准起草工作组。工作组成立后，迅速开展工作，通过查阅相关国际标准、美国标准、国家标准、行业标准等相关资料，基本确定了标准的制定思路。工作组于2017年4月至5月编写标准草案，于2017年6月19日至21日在天津组织召开标准修订中期会议，针对标准草案进行深入讨论，会后形成标准的征求意见稿。二、编制原则和确定标准主要内容的依据本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》及GB/T 20000.2-2009《标准化工作指南第2部分：采用国际标准》的要求进行编写。本标准使用重新起草法修改采用ISO 13356-2015: Implants for surgery-Ceramic materials based on yttria-stabilized tetragonal zirconia(Y-TZP) 本标准的主要内容包括: 1)范围 2)规范性引用文件 3)物理及化学性能 4)试验方法三、主要实验（或验证）的分析、综述报告、技术经济论证、预期的经济效果详见验证报告。四、采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情况，或与测试的国外样品、样机的有关数据对比的情况。

超硬材料市场分析

1 复合超硬材料简介 1.1 复合超硬材料基本情况金刚石和立方氮化硼等材料由于其极高的硬度，统称为超硬材料，具有硬度高、耐磨和热传导性能好、热膨胀系数低等优异性能。目前，超硬材料主要分为单晶超硬材料和聚晶超硬材料（也称为“复合超硬材料”）两类。单晶超硬材料主要为单晶金刚石/立方氮化硼微粉；聚晶超硬材料主要是指以金刚石或立方氮化硼与相关粘结剂经过烧结工艺制备的复合材料。两类材料的主要区别为：单晶金刚石/立方氮化硼材料的特点为硬度更高、耐热性更好，但尺寸较小，多用于制造锯片等切割工具；聚晶金刚石/立方氮化硼的特点是硬度、耐热性略逊于单晶材料，但是由于聚晶超硬材料是内部结构紧密的金刚石致密体，可以增加工具的切割面积，同时克服了单晶超硬材料由于粘结面积小造成的容易从锯片表面脱落的弊端，具有更高的耐磨性。总的来说，复合超硬材料相对于传统合金材料具有强大的替代性，市场潜力更大，广泛应用于机械、冶金、地质、石油、煤炭、石材、建筑等传统领域，电子信息、航天航空、国防军工等高技术领域以及汽车、家电等新兴产业。 1.2 复合超硬材料的主要产品用途

当前，复合超硬材料的产品主要分为四类：石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片、煤田矿山用聚晶金刚石复合片、聚晶金刚石高品级拉丝模坯和刀具用聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合片。（1）石油天然气钻头用聚晶金刚石复合片石油天然气聚晶金刚石复合片是由无数微小金刚石颗粒和粘结剂混合组成的切削层和硬质合金衬底层在高温高压下烧结合成的，具有很高强度、硬度、耐磨性、抗冲击性以及良好的自锐性，这些优良特性使其能够应用在岩石的钻探领域。该产品主要作为石油天然气钻头的切削齿，是钻头上起到切削和掘进的核心部件。（2）煤田矿山钻头用聚晶金刚石复合片由于具有硬度高、耐磨性强、抗冲击韧性良好等特点，复合超硬材料除了可用于制作石油天然气用钻头外，还可用于制作煤田矿山钻头用PCD复合片，其用途并不局限制造于煤田和矿山作业用的钻进和切割工具，还可广泛应用于制造建筑建造、水电工程施工、凿岩破碎、公路修补等众多领域的钻进工具。（3）聚晶金刚石高品级拉丝模坯拉丝模是各种金属线材生产厂家（如电线电缆厂、钢丝厂、焊条焊丝厂等）拉制线材的一种非常重要的易消耗性模具。拉丝模的适用范围十分广泛，主要用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等直线型难加

磷酸锆性状及其应用领域简析

磷酸锆性状及其应用领域简析一、磷酸锆的化学性状磷酸锆类化合物是近年发展的一类新型多功能材料。磷酸锆不仅具有层状化合物的共性，而且制备容易，晶型好；不溶于水和有机溶剂，能耐较强的酸和一定的碱度，稳定性和机械强度很强，化学稳定性较高；层状结构稳定，在客体引入层间后仍然可以操持层状结构；有较大的比表面积，表面电荷密度较大，是一种较强的固体酸，可以发生离子交换反应。磷酸锆(α-ZrP) 英文名: Zirconium Hydrogen Phosphate 分子式: α-Zr（HPO4）2·H2O CAS 号: 13772-29-7 分子量: 301.19 外观: 白色粉末主要规格指标 Zr（HPO4）2·H2O ZrO2氟化物水不溶物烧失水分PH值密度平均粒径(μm) 99(%≥) 40(%≥) 0.002(%≤) 99.9(%≤) 6(%≤) 5~7 2.66(g/cm3) 10~20 二、磷酸锆运用领域分析 2.1 医用肾透析仪器耗材运用原理：磷酸锆是目前优质血液透析吸附材料替代品。它既具有像离子树脂一样的离子交换性能，又具有像沸石一样的择形吸附和催化性能，HIA具有较高的热稳定性和耐酸碱性。运用背景：ESRD(终末期肾病)患者200万。初步估计我国需要进行肾透析的患者约每年200 万人，且按每年15%的速度递增。血液透析室急慢性肾功能衰竭患者肾脏替代治疗方式之一。血液透析患者每周要进行2-3次的透析治疗，每次是4-4.5小时。随着人民收入水平和医疗消费水平在提升，大病医保的广泛覆盖和报销比例也在不断提升。每个患者每年花在血液透析耗材上的成本至少一万元（按100元/次，100次/年计算） A、本项目生产的磷酸锆产品属于透析耗材类材料，主要用于医用肾透析。我国目前有糖尿病患者1.2亿，而糖尿病是引发慢性肾脏病的危险因素之一，在加上高血压和慢性肾炎，推算慢性肾脏病患者达1.5亿多人，最终超过1%的患者会发展为终末期肾功能衰竭（尿毒症），需要进行长期的肾透析维持性治疗。从日本和美国的调查及数据统计看，初步估

国产与进口工业锆性能对比

第6期收稿日期：2018－12－11 作者简介：胡旭坤(1983—)，陕西周至人，工程师，学士，主要从事锆合金加工工艺研究櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂殬殬殬殬。生产与应用国产与进口工业锆性能对比胡旭坤1，2，3，赵林科1，2，3，徐滨1，2，3，杨晶1，2，3，于军辉1，2，3(1．国核宝钛锆业股份公司，陕西宝鸡721013;2．国家能源核级锆材研发中心，陕西宝鸡721013;3．陕西省核级锆材重点实验室，陕西宝鸡721013)摘要：本文概述了国核宝钛锆业股份公司产品概况，工业锆产品标准;对比了国产和进口工业锆产品的化学成分、金相组织、力学性能。结果表明:国核锆业生产的工业锆铸锭、管材、板材系列产品与进口同类产品的化学成分、力学性能、金相组织结果相当。关键词：国产;进口;工业锆;性能中图分类号：TG146．414文献标识码：A 文章编号：1008－021X (2019)06－0087－03Performance Comparison of Domestic and Imported Industry Grade Zirconium Hu Xukun 1，2，3，Zhao Linke 1，2，3，Xu Bin 1，2，3，Yang Jing 1，2，3，Yu Junhui 1，2，3(1．State Nuclear Bao Ti Zirconium Industry Company ，Baoji 721013，China ;2．National Center for Energy Ｒesearch and Development of Nuclear Grade Zirconuim ，Baoji 721013，China ;3．Key Laboratory of Nuclear Grade Zirconium of Shaanxi ，Baoji 721013，China )Abstract :This paper summarized the product profile and the industry grade zirconium products standard of State Nuclear Baoti Zirconium Industry Company ，and the chemical composition ，metallographic structure and mechanical properties of domestic and imported industry grade zirconium products are compared．The results show that the chemical composition ，mechanical properties and metallographic structure of industry grade zirconium ingots ，pipes and sheets produced by State Nuclear Baoti Zirconium Industry Company are similar to those of imported similar products． Key words :domestic ;imported ;industry grade zirconium ;properties 1引言锆及锆合金由于其热中子吸收截面小，且具有良好的力学性能、加工成型性能、焊接性能、耐酸、碱腐蚀性能而被广泛用于原子能及化工等领域［1］。在化工领域，工业锆主要用于酸性，强还原性及温度较高且含有卤族离子的醋酸、醋酐等化工装置中。工业锆的主要产品有锻件、板带材、管棒材等，用于制作压力容器、换热器、塔器、搅拌器等化工装置。选用锆材作为化工设备制造的关键材料，不仅提高了设备的使用寿命和可靠性，而且改善了工作环境，提高了化工原料的产量，质量和经济效益。本文概述了我国锆合金的生产龙头企业－－国核宝钛锆业股份公司(简称“国核锆业”)现有工业锆材加工技术水平，对比我国工业锆合金技术与国外进口的差异，以及国核锆业和国外进口Ｒ60702(Zr －3)工业锆板材、管材产品的化学成分、金相组织、力学性能的差异。为发展我国工业锆合金加工技术，寻求国内外锆材加工差异，实现我国锆材加工和发展技术水平提供了理论和实践基础。 2企业发展概况国核宝钛锆业股份公司是集锆及锆合金材料生产制造、科技研发和理化检测为一体的高科技领军企业，建成了涵盖海绵锆生产、锆合金熔炼和锻造、管棒板带材成品制造在内的我国完整的锆材产业体系，形成了专业化的锆材生产线及研发、分析与检测平台，年产量可满足100台百万千瓦级核电机组用核级锆材的需要及石油化工、醋酸及精细化工等行业对工业级锆材的需求。近年来，随着国家供给侧的结构性改革以及生态与环保任务放大，国内石油化工业迅速发展，化工装备对工业锆加工材的需求量逐年增加。国核锆业利用自身产业链优势，相继完成了100余份合同涉及管、板、棒、丝、带材产品的生产，并依据ASME /ASTM 相关规范要求以及相关行业、协会标准制定了一系列内控作业文件和技术标准。同时，为满足化工行业对长周期耐腐蚀材料的需求，确保与国外进口锆及锆合金产品实际水平保持一致，在实验的基础上建立了严格的工业用优质锆及锆合金产品标准，以满足国内客户高质量的需求。具体内容见表1。表1锆材产品种类及等效适用标准对应表产品类型国际标准国核锆业公司标准内控标准优质产品标准锻件ASME SB －493/SB －493M ASTM B493/B493M N /SNZ 8102－2017 Q /SNZ 8101－2018海绵锆ASTM B494/B494M N /SNZ 8401－2017/·78·胡旭坤，等:国产与进口工业锆性能对比DOI:10.19319/https://www.360docs.net/doc/5711711210.html,ki.issn.1008-021x.2019.06.034

超硬磨料及其磨具的选择与应用

超硬磨料及其磨具的选择与应用磨削过程就是磨具中的磨粒对工件的切削过程。选择磨具就是要充分利用磨粒的切削能力去克服工件材料的物理力学性能产生的抗力。由于磨具的品种规格繁多，而每一种磨具都不是万能的切削工具，只有一定的适用范围。因此对每一种磨削工作，都必须适当选择磨具的特性参数，才能达到良好的磨削效果。磨具特性主要包括磨粒、粒度、硬度、结合剂、组织、形状和尺寸。这里从磨具特性方面叙述选择磨具的一般原则。一.超硬磨料及其磨具 (一)超硬磨料磨具的加工特点超硬磨料系指金刚石和立方氮化硼均属立方晶系。与刚玉和碳化硅相比，具有硬度高、强度好、颗粒形状好、良好的导热性和低的热膨胀系数等特点。磨削能力强及良好的磨削性能。是非常优异的磨削材料。由超硬磨料制成的磨具，其磨削性能突出，主要加工特点有： 1．极高的磨料硬度 2．耐磨损性能好 3．形状和尺寸保持性能好 4．能长时间保持磨粒微刃的锋锐性 5．磨削温度低 (二)超硬磨料磨具的特性 1.超硬磨料磨具结构超硬磨料磨具的结构与普通磨具不同，其结构形式由工作层、过渡层和基体三部分组成。如图一所示。工作层即磨料层，由金刚石或立方氮化硼磨料、结合剂及填料组成。是磨具进行磨削加工的部分。过渡层是由结合剂和其它材料组成，以保图一超硬磨料金刚石、立方氮化硼磨具结构

证工作层的充分使用，不含超硬磨料，将工作层牢固把持在基体上。近年来，有些厂家取消了过渡层，直接将过渡层把持在基体上。基体是磨具的基本形体，起支承工作层的作用。 2.超硬磨料磨具的特性及标志 ⑴磨料超硬磨料的品种有天然金刚、人造金刚石及立方氮化硼（CBN）。人造金刚石又有多种牌号。人造金刚石、立方氮化硼的品种、代号及适用范围列于表一表一人造金刚石和立方氮化硼品种、代号及适用范围（摘自GB/T6405-1994） ⑵粒度粒度系标志超硬磨料金刚石、立方氮化硼颗粒尺寸的大小。粒度的标记按国家标准的规定，超硬磨料的各粒度颗粒尺寸范围及粒度组成按表二规定。 ⑶结合剂结合剂起着把持超硬磨料和使磨具具有正确的几何形状的作用。超硬磨料磨具的结合剂分四大类，即树脂结合剂(B)、金属(青铜)结合剂(M)，陶瓷结合剂(V)，电镀金属结合剂(M) ⑷浓度浓度是超硬磨料磨具所特有的概念。它表示磨具工作层单位体积中超硬磨料的含量。一般规定为每立方厘米体积中含4.4克拉(1克拉＝0.2g，0.88g/cm3)的超硬磨料磨具的浓度为100%；每增加或减少1.1克拉磨料，则浓度增加或减少25%。不同浓度超硬磨料磨具中磨料含量及代号列于表三。