氧化锆陶瓷热导率
氧化锆陶瓷
抗弯强度 断裂韧性
Mpa
300
1/2
Mpam
4
350
400
700
1100
4.5
5
7
12
硬度
HRA
≥86
≥88
≥89
≥90 88-90
弹性模量 线膨胀系数
GPa
320
-6 X10 /k
350
390
300
220
6.5-11.2
最小可达剩余不平衡度
Gmm/kg
≤0.8
不平衡减少率
≥85%
氧化锆陶瓷是一种新型高技术陶瓷，它与传统的氧化铝陶瓷相比具有以下优点：
1、高强度，高断裂韧性和高硬度
2、优良的耐磨损性能
3、弹性模量和热膨胀系数与金属相近
4、低热导率。 氧化锆陶瓷具有相变增韧和微裂纹增韧，所以有很高的强度和韧性，被誉为“陶 瓷钢”，在所有陶瓷中它的断裂韧性是最高。具有优异的室温机械性能。在此基础上，我们对氧 化锆配方和工艺进行优化，获得了细晶结构的高硬度、高强度和高韧性的氧化锆陶瓷。高硬度、 高强度和高韧性就保证了氧化锆陶瓷比其它传统结构陶瓷具有不可比拟的耐磨性。具有细晶结构 的陶瓷通过加工可以获得很低的表面粗糙度（<0.1u m）。因而减少陶瓷表面的摩擦系数，从而 减少魔擦力，提高拉丝的质量（拉出的丝光滑无毛刺，且不易断丝）。氧化锆的这种细晶结构具 有自润滑作用，在拉丝时会越拉越光。氧化锆陶瓷的弹性模量和热膨胀系数与钢材相近，因而能 有机的与钢件组合成复合拉线轮，不会因受热膨胀不一致而造成损坏或炸裂。 使用证明氧化锆 陶瓷拉线轮是现代高速拉线机的理想配件。
陶瓷材质性能参数（ceramics performance paramcter）
氧化锆陶瓷性能
思考：
1、为什么大部分的金属有延展性？ 2、为什么我们做的氧化锆指纹识别片可以弯曲 一定的角度，而蓝宝石做的很薄也不能弯曲？
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哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司
氧化锆陶瓷性能及其相关应用
陈鑫
2017.04.28
目
01 - 氧化锆简介
录
02 - 氧化锆陶瓷的重要性能和机理 03 - 氧化锆陶瓷应用对比与思考 04 - Y-TZP陶瓷的缺陷
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产品经理的工作，就是将技术上 不能完成的事，计代价的绕过去。
———罗永浩
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谢 谢！
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四、 Y-TZP陶瓷的缺陷
Y-TZP陶瓷有着众多的优点，但世上没有十全十美的 东西。虽然Y-TZP陶瓷在“陶瓷界”算是数一数二的佼 佼者，但是也是存在缺点的。
1、中、高温力学性能下降 2、抗热震性能较低 3、低温老化
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氧化锆柱塞
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氧化锆阀芯
4、低热导率、热膨胀系数可观 氧化锆的热导率在常见陶瓷材料中最低 （1.6-2.03 W/(m· K），热膨胀系数与金属接近。因此， 氧化锆陶瓷适宜做结构陶瓷材料。
氧化锆陶瓷
第二部分项目第一节特种陶瓷特种陶瓷，又称精细陶瓷，按其应用功能分类，大体可分为高强度、耐高温和复合结构陶瓷及电工电子功能陶瓷两大类。
在陶瓷坯料中加入特别配方的无机材料，经过1360度左右高温烧结成型，从而获得稳定可靠的防静电性能，成为一种新型特种陶瓷，通常具有一种或多种功能，如：电、磁、光、热、声、化学、生物等功能；以及耦合功能，如压电、热电、电光、声光、磁光等功能。
一、分类特种陶瓷是二十世纪发展起来的，在现代化生产和科学技术的推动和培育下，它们"繁殖"得非常快，尤其在近二、三十年，新品种层出不穷，令人眼花缭乱。
按照化学组成划分有：氧化物陶瓷氧化物陶瓷：氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钙、氧化铍、氧化锌、氧化钇、二氧化钛、二氧化钍、三氧化铀等。
氮化物陶瓷氮化物陶瓷：氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化铀等。
碳化物陶瓷碳化物陶瓷：碳化硅、碳化硼、碳化铀等。
硼化物陶瓷硼化物陶瓷：硼化锆、硼化镧等。
硅化物陶瓷硅化物陶瓷：二硅化钼等。
氟化物陶瓷氟化物陶瓷：氟化镁、氟化钙、三氟化镧等。
硫化物陶瓷硫化物陶瓷：硫化锌、硫化铈等。
其他还有砷化物陶瓷，硒化物陶瓷，碲化物陶瓷等。
除了主要由一种化合物构成的单相陶瓷外，还有由两种或两种以上的化合物构成的复合陶瓷。
例如，由氧化铝和氧化镁结合而成的镁铝尖晶石陶瓷，由氮化硅和氧化铝结合而成的氧氮化硅铝陶瓷，由氧化铬、氧化镧和氧化钙结合而成的铬酸镧钙陶瓷，由氧化锆、氧化钛、氧化铅、氧化镧结合而成的锆钛酸铅镧（PLZT）陶瓷等等。
此外，有一大类在陶瓷中添加了金属而生成的金属陶瓷，例如氧化物基金属陶瓷，碳化物基金属陶瓷，硼化物基金属陶瓷等，也是现代陶瓷中的重要品种上。
近年来，为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。
为了生产、研究和学习上的方便，有时不按化学组成，而根据陶瓷的性能，把它们分为高强度陶瓷，高温陶瓷，高韧性陶瓷，铁电陶瓷，压电陶瓷，电解质陶瓷，半导体陶瓷，电介质陶瓷，光学陶瓷（即透明陶瓷），磁性瓷，耐酸陶瓷和生物陶瓷等等。
【精品文章】锆业小白 一分钟入门锆族产品
锆业小白一分钟入门锆族产品
锆族产品是指由天然锆族矿物经由物理法或化学法制造加工而成的用于陶瓷行业的工业和民用产品。
天然矿物中有价值的锆矿主要有锆英石及斜锆石，其主要涉及到的产品有锆英砂、锆英粉、硅酸锆、化学锆及氧化锆陶瓷等。
下文将为大家介绍相关名词及其对应产品。
一、锆英石及斜锆石
具有工业的含锆矿物只要有锆英石及斜锆石等，由于天然的斜锆石数量很少，因此锆族产品主要以锆英石为原料进行人工制取。
1、锆英石：正方晶系，常呈短小柱状出现，颜色有白色、黄色、暗褐色到黑色等，具有金刚光泽。
在自然界中主要以岩矿或砂矿的形式存在，“锆英石”是“锆石”的同义词。
锆英石为正硅酸锆，一般化学式为ZrSiO4，但在锆英石中，总含有百分之零点几到百分之几的铪，所以正确的应当写成（Zr、Hf）SiO4。
锆英石一般为非磁性，非导体，但也有些含铁质多一些的变种锆英石呈弱磁性。
2、斜锆石：单斜晶系，常呈板状晶体，其颜色有白色、褐色、黄色和黑色等。
具有玻璃和油脂光泽，呈非磁性。
斜锆石的分子式为ZrO2，有时含有铪、铁、钛等杂质，在最纯的斜锆石中含ZrO2可达98%，一般的含ZrO2为75%—83%。
二、锆英砂、锆英粉、硅酸锆
1、锆英砂
锆英砂是锆英石的天然形状，它主要是有含锆英石的海砂中经选矿而。
电子产品质量检验手册
电子产品质量检验手册第一章检验概述 (2)1.1 检验目的与意义 (2)1.2 检验范围与标准 (2)第二章电子产品基础知识 (3)2.1 电子产品的分类与结构 (3)2.1.1 电子产品的分类 (3)2.1.2 电子产品的结构 (3)2.2 电子产品的主要功能指标 (4)2.2.1 电功能指标 (4)2.2.2 频率特性 (4)2.2.3 稳定性 (4)2.2.4 可靠性 (4)2.3 电子产品的工作原理 (4)2.3.1 电源电路 (4)2.3.2 信号处理电路 (4)2.3.3 控制电路 (4)2.3.4 接口电路 (5)2.3.5 执行电路 (5)第三章检验准备 (5)3.1 检验设备与工具 (5)3.2 检验方法与步骤 (5)3.3 检验环境与条件 (6)第四章外观检验 (6)4.1 外观检验标准 (6)4.2 外观检验方法 (6)4.3 外观检验注意事项 (7)第五章结构检验 (7)5.1 结构检验标准 (7)5.2 结构检验方法 (8)5.3 结构检验注意事项 (8)第六章功能检验 (8)6.1 功能检验标准 (8)6.2 功能检验方法 (9)6.3 功能检验注意事项 (9)第七章安全检验 (10)7.1 安全检验标准 (10)7.2 安全检验方法 (10)7.3 安全检验注意事项 (10)第八章环境适应性检验 (11)8.1 环境适应性检验标准 (11)8.2 环境适应性检验方法 (11)8.3 环境适应性检验注意事项 (12)第九章功能检验 (12)9.1 功能检验标准 (12)9.2 功能检验方法 (12)9.3 功能检验注意事项 (13)第十章可靠性检验 (13)10.1 可靠性检验标准 (13)10.2 可靠性检验方法 (14)10.3 可靠性检验注意事项 (14)第十一章检验报告与数据分析 (14)11.1 检验报告的编制 (14)11.2 数据分析方法 (15)11.3 检验结果的处理 (15)第十二章检验质量控制与改进 (16)12.1 检验质量控制体系 (16)12.2 检验质量改进方法 (16)12.3 检验质量改进案例分析 (17)第一章检验概述1.1 检验目的与意义检验作为一种重要的质量控制手段，其目的在于保证产品或服务达到预定的质量标准，满足用户需求，提高市场竞争力。
氧化锆陶瓷性能分析解析
二、氧化锆陶瓷的重要性能和机理
1、熔点 氧化锆的熔点为2715℃，较高的熔点以及化学惰性 使氧化锆可作为较好的耐火材料。
氧化锆耐火砖
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应力作用图
三、氧化锆陶瓷应用对比与思考
1、氧化锆齿科应用
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牙科氧化锆加工历史进程
软质到硬质
or
硬质到软质
？
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5、Y-TZP增韧机理 1975年，Garvie等人提出相变增韧机理。氧化锆中四 方相向单斜相的转变可通过应力诱发产生。当受到外力 作用时，这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松 弛，增加裂纹扩展阻力，从而大幅度提高陶瓷材料的韧 性。
氧化锆陶瓷微观裂纹
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6、Y稳定机理 Y3+半径与Zr4+半径相近。它 们在ZrO2中溶解度很大，经高 温处理，这些低价阳离子将取 代Zr4+的位置。此时为了保持 材料的局部电中性而在点阵中 引入氧空位，分布在二氧化锆 体内，锆离子周围的空位降低 了局部氧氧之间的排斥力，使 配位层产生较大的畸变，从而 形成能够在室温下保持亚稳定 的四方晶格置换型固溶体，。
常用陶瓷原料密度或比重
氧化铝Al2O3
体积密度3.3-3.9
氧化锆ZrO2
立方：5.68-5.91四方：6.10
单斜5.56
硬度HV：立方7-17GPa四方12-13GPa
单斜6.6-7.3GPa
氧化镁MgO
3.588
滑石瓷（主要成分偏硅酸镁MgSiO3
3.19-3.21
氧化锌ZnO
5.6
熔点1975℃
钽Ta
16.6
2996
0.0000065
12
钛Ti
4.51
1677
0.0000090
3.4
钒V
6.1
1910
0.0000083
6.4
钨W
19.3
3400
0.0000043
29
熔点最高的金属
锌Zn
7.014
419.5
0.0000395
27
锆Zr
6.49
1852
0.0000059
3.8
砷As
5.73
814
常见金属及非金属单质的物理性质
元素名称及符号
比重
熔点℃
线膨胀系数
导电率
备注
银Ag
10.49
960.5
0.0000189
100
导电率1
铝Al
2.70
660.2
0.0000236
60
导电率4
金Au
19.32
1063
0.0000142
71
导电率3
铍Be
1.85
1285
0.0000115
27
铋Bi
9.8
271.2
氧化锆陶瓷四方相以及晶界热导率的定量计算
氧化锆陶瓷四方相以及晶界热导率的定量计算赵韦韦;陈潇忻;林初城;宋雪梅;曾毅;常程康【摘要】The yttria-stabilized zirconia (YSZ) coatings have been widely used as thermal barrier coatings (TBCs). In order to investigate the factors that influenced the thermal conductivity of TBCs, bulk YSZ ceramics with dif-ferent grain sizes were prepared via hot-pressing sintering methods under different annealing conditions. The quan-titative effects of the phase and the grain size on the thermal conductivity were analyzed. Based on electron back-scatter diffraction images (EBSD) of YSZ ceramics, the distribution of grain boundaries and tetragonal phase were obtained. And thermal conductivities of grain boundaries and tetragonal phase were calculated by finite element models and Fourier's equation. The thermal conductivities of grain boundaries and tetragonal phase are 2.65 W/(m·K) and 1.54 W/(m·K), respectively. The results reveal that the thermal conductivity of tetragonal phase is higher than that of the YSZ ceramic (2.31 W/(m·K)), while grain boundary's is lower than that of the YSZ ceramic.%氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)涂层是应用广泛的热障涂层材料.为了更好地研究各种因素对热障涂层热导率的影响,使用压制烧结的方法制备基本致密的氧化锆陶瓷,研究相组成和晶粒大小对热导率的定量影响.在不同的烧成制度下制备出不同晶粒大小的氧化锆陶瓷.用电子背散射衍射(EBSD)图像研究氧化锆陶瓷材料的相组成以及晶界的分布情况.综合有限元模拟的方法以及傅立叶传导方程,计算出四方相和晶界的热导率分别为2.65 W/(m·K)和1.54 W/(m·K).研究表明,四方相的热导率比氧化锆陶瓷的热导率高,而晶界的热导率比氧化锆陶瓷的低.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2017(032)011【总页数】4页(P1177-1180)【关键词】氧化锆陶瓷;四方相;晶界;热导率【作者】赵韦韦;陈潇忻;林初城;宋雪梅;曾毅;常程康【作者单位】上海应用技术大学材料科学与工程学院, 上海 200235;中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050;江苏大学材料科学与工程学院, 镇江 212013;中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050;中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海200050;中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050;上海应用技术大学材料科学与工程学院, 上海 200235【正文语种】中文【中图分类】TQ174热障涂层(Thermal Barrier Coatings, 简称TBCs)利用陶瓷涂层来保护在高温环境中工作的金属基体, 它在航空航天、汽车及大型火力发电等领域有着重大应用[1-2]。
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氧化锆陶瓷热导率
1. 引言
氧化锆陶瓷是一种重要的结构陶瓷材料，具有优异的高温力学性能、化学稳定性和生物相容性。
它在许多领域中得到广泛应用，如航空航天、能源、医疗器械等。
其中，对氧化锆陶瓷的热导率进行深入研究，可以帮助我们更好地理解其导热机制，并为其在相关领域的应用提供指导。
2. 氧化锆陶瓷的基本特性
氧化锆陶瓷是由氧化锆（ZrO2）作为主要成分制备而成的一种无机非金属材料。
它具有以下基本特性：
•高硬度：氧化锆陶瓷的硬度接近于钢铁，比普通金属材料更耐磨损。
•高强度：氧化锆陶瓷具有出色的抗拉、抗压和抗弯强度，适用于承受大荷载条件下的工作环境。
•优异的耐腐蚀性：氧化锆陶瓷对酸、碱等腐蚀介质具有较好的稳定性，不易受到化学侵蚀。
•低热膨胀系数：氧化锆陶瓷的热膨胀系数接近于金属，可以减少因温度变化引起的材料应力。
3. 氧化锆陶瓷的导热机制
氧化锆陶瓷的导热机制主要包括晶格导热和传导电子导热两种方式。
3.1 晶格导热
晶格导热是指通过晶格中原子或离子之间的振动传递能量。
在氧化锆陶瓷中，氧化锆晶体具有高度有序的结构，原子之间通过共价键或离子键连接。
当材料受到外界温度梯度时，晶格振动会引起原子与周围原子之间的相互碰撞，从而传递能量。
这种传递方式称为声子传导，并且与材料内部缺陷、晶界等因素有关。
3.2 传导电子导热
除了晶格导热外，氧化锆陶瓷还可以通过传导电子来传递热能。
在氧化锆陶瓷中，由于其晶体结构中存在一定的缺陷，例如离子的缺位和氧空位等，这些缺陷会形成电子能级。
当温度升高时，电子能级内的电子会获得更多的能量，并通过自由电子传导来传递热能。
4. 影响氧化锆陶瓷热导率的因素
氧化锆陶瓷的热导率受到多种因素的影响。
4.1 温度
温度是影响氧化锆陶瓷热导率的重要因素之一。
一般情况下，随着温度升高，晶格振动增强，晶格导热贡献增加，从而提高材料的整体热导率。
4.2 晶粒尺寸
晶粒尺寸也会对氧化锆陶瓷的热导率产生影响。
较小尺寸的晶粒通常具有较大比表面积和边界面积，使得晶格振动在晶界处发生更多散射，从而降低了热导率。
4.3 杂质掺杂
通过适当的杂质掺杂，可以调节氧化锆陶瓷的热导率。
例如，添加少量的铈离子可以改变氧化锆晶体结构中的氧空位浓度，从而影响电子传导，进而改变热导率。
4.4 晶界和缺陷
晶界和缺陷对氧化锆陶瓷的热导率也有显著影响。
晶界作为能量散射中心会削弱声子传导，从而减小热导率。
同时，内部缺陷如空穴、夹杂物等也会影响声子和电子传导。
5. 测量氧化锆陶瓷热导率的方法
为了准确测量氧化锆陶瓷的热导率，常用的方法包括稳态法和非稳态法。
5.1 稳态法
稳态法是通过在样品两端施加恒定温度差来测量样品的热流和温度差，并计算出其热导率。
该方法适用于具有较高热导率和较大尺寸的样品。
5.2 非稳态法
非稳态法通过在样品上加热脉冲或热流脉冲，测量样品温度随时间的变化，并通过数学模型计算出热导率。
该方法适用于具有较小尺寸和较低热导率的样品。
6. 应用前景
氧化锆陶瓷具有优异的高温力学性能和化学稳定性，因此在航空航天、能源、医疗器械等领域有着广泛的应用前景。
对其热导率的深入了解可以帮助我们更好地设计和优化相关器件和材料。
7. 结论
综上所述，氧化锆陶瓷是一种重要的结构陶瓷材料，对其热导率进行深入研究可以帮助我们更好地理解其导热机制，并为其在相关领域的应用提供指导。
影响氧化锆陶瓷热导率的因素包括温度、晶粒尺寸、杂质掺杂、晶界和缺陷等。
通过稳态法和
非稳态法可以准确测量氧化锆陶瓷的热导率。
随着对氧化锆陶瓷的深入研究，其在各个领域的应用前景将会更加广阔。