钇稳定氧化锆纳米粉体烧结工艺的研究
钇稳定氧化锆有啥奥秘？
钇稳定氧化锆有啥奥秘？氧化锆作为性能优异的结构材料和功能材料，具有⾼硬度、⾼强度、极⾼的耐磨性、良好的化学稳定性、热稳定性及优异的⽣物相容性等优点，同时，还具有带隙宽、介电常数⾼、折射率⾼等性能，使其⼴泛地应⽤于功能陶瓷材料、电⼦陶瓷材料、耐⽕材料及⽛齿修复材料等领域。
但是，所有的陶瓷材料都有⼀个致命缺陷，就是韧性不⾜，需要加⼊稳定剂或其它⽅法来改善稳定氧化锆是最常⽤的⽅法之⼀。
其韧性，⽽加⼊稳定剂形成稳定氧化锆钇稳定氧化锆的性能是如何提升的纯ZrO2从⾼温冷却到室温的过程中将发⽣如下相变：⽴⽅相(c)→四⽅相(t)→单斜相(m)，其中在1150℃左右会发⽣t到m相变，并伴随约5%的体积膨胀。
如果将ZrO2的t→m相变点稳定到室温，使其在承载时由应⼒诱发产⽣t→m相变，由于相变产⽣的体积效应⽽吸收⼤量的断裂能，从⽽使材料表现出异常⾼的断裂韧度，产⽣相变增韧，获得⾼韧性、⾼耐磨性。
要实现相变增韧，必须添加⼀定的稳定剂并适当控制烧结⼯艺，将⾼温稳定相—四⽅相亚稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤。
稳定⾄室温稳⾄室温，获得室温下可相变的四⽅相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作⽤的四⽅相是应⼒诱导相变的前提条件，所以该过程是氧化锆陶瓷获得优良性能的关键，这也⼀直是氧化锆结构陶瓷材料研究的重要内容。
稳定剂中稳定效果最好同时也是最常⽤的是Y2O3。
钇稳定氧化锆的制备⽅法1共沉淀法含有多种阳离⼦的溶液中加⼊沉淀剂后，所有离⼦同时沉淀的⽅法称为共沉淀法。
⼀般在可溶性锆盐和钇盐的混合⽔溶液中，加⼊氨⽔、苛性钠、(NH4)2CO3或尿素等碱性物质，从⽽⽣成锆和钇的氢氧化物沉淀，然后对沉淀物经洗涤、⼲燥、热处理、粉碎即得超细粉末，该法不仅⼯艺简单，对设备要求不⾼，成本低，重复性好，⽽且可制得各种晶型的氧化物粉体，最⼩粒径可达数⼗纳⽶，化学均匀性良好，易烧结，纯度⾼，既适合于实验室规模也可以扩⼤⾄⼯业规模⽣产。
氧化钇和氧化锆在烧结陶瓷中的作用
氧化钇和氧化锆在烧结陶瓷中的作用
以氧化钇和氧化锆在烧结陶瓷中的作用为题，我们来探讨一下它们在制备烧结陶瓷中的重要作用。
烧结陶瓷是一种重要的陶瓷制备方法，通过将粉末材料在高温下烧结成坚硬的陶瓷材料。
而氧化钇和氧化锆是烧结陶瓷中常用的添加剂，它们在陶瓷制备中起到了重要的作用。
氧化钇在烧结陶瓷中的作用主要表现在增强材料的力学性能和改善材料的烧结性能方面。
氧化钇具有良好的烧结活性，可以在较低的烧结温度下实现高密度的陶瓷制备。
此外，氧化钇还可以减少陶瓷材料的晶粒尺寸，提高材料的力学性能，如硬度、抗压强度等。
因此，氧化钇在烧结陶瓷中被广泛应用于制备高硬度、高强度的陶瓷材料，如氧化锆陶瓷等。
氧化锆在烧结陶瓷中的作用主要表现在增强材料的力学性能和改善材料的导电性能方面。
氧化锆具有良好的导电性和机械强度，可以提高陶瓷材料的导电性能和力学性能。
在烧结陶瓷中添加适量的氧化锆可以有效地提高材料的导电性能，使陶瓷材料具有良好的电导率和导电稳定性。
此外，氧化锆还可以通过控制晶粒生长和晶界结构，改善材料的力学性能，如硬度、韧性等。
因此，氧化锆在烧结陶瓷中广泛应用于制备导电陶瓷、电子陶瓷等。
氧化钇和氧化锆在烧结陶瓷中起到了重要的作用。
氧化钇可以提高
烧结陶瓷的烧结性能和力学性能，而氧化锆可以提高烧结陶瓷的导电性能和力学性能。
因此，它们在陶瓷制备中被广泛应用于制备高性能陶瓷材料。
随着科技的不断发展，氧化钇和氧化锆在烧结陶瓷中的应用也将不断扩展，为陶瓷材料的制备和应用提供更多的可能性。
探究燃烧法制备钇稳定的氧化锆纳米晶研究
探究燃烧法制备钇稳定的氧化锆纳米晶研究氧化锆纳米粉体具有高的导电率，应用于低温、节能、高效化的固体氧化物燃料电池电解质材料，已成为近年来研究的热点。
然而纯的氧化锆粉体在固体氧化物燃料电池( SOFC) 的工作温度下稳定性较差，其应用受到一定局限。
如在制备二氧化锆时掺杂适量的氧化钇共同煅烧，制备钇稳定的氧化锆纳米晶( YSZ) ，可使氧化锆粉体同时具备特别优异的化学及热稳定性、力学性能并在很宽的氧分压范围内( l.0 ～1. 0 times; 10 - 20Pa) 呈纯的氧离子导电特性等优点，因此YSZ 在SOFC 电解质材料的应用方面具有较高实用价值。
改造YSZ，使之成为适于在中温条件下工作的SOFC 电解质膜材料是当前降低成本，推动SOFC 实用化的最有前途的重要技术方案之一。
纳米粉体目前制备技术主要有气相法、固相法、液相法、甘氨酸- 硝酸盐燃烧法等。
其中甘氨酸- 硝酸盐燃烧法是将含有所需要金属离子的硝酸盐溶液与甘氨酸溶液混合，将混合液加热使其自燃，得到需要的粉末。
该法是自支持燃烧技术，以硝酸盐作氧化物，甘氨酸作燃料。
所制备的粉末分散性好、结晶性好，粒径分布较窄，产物纯度高; 以甘氨酸为前驱体和络合剂，成本低，易操作; 实验周期短，而且反应物在合成过程中处在高度均匀分散态，反应时原子只需经过短程扩散或重排即可进入晶格位点，加之反应速度快，化合物形成温度低，使产物粒径小，分布均匀。
由该法制备纳米粉体成膜性能好，可改善元件性能，故本研究使用燃烧法制备钇稳定的氧化锆纳米晶粉体。
1 材料与方法1. 1 实验药品及仪器实验药品: 八水合氧氯化锆、氧化钇、甘氨酸，均为分析纯，产自成都艾科达化学试剂有限公司; 硝酸，质量分数65% ～68%，白银西区银环化学制剂厂。
实验仪器: 赛多利斯BS - 224S 型电子天平，铂金埃尔默SPECTRUM BXII 型傅立叶变换红外光谱仪，铂金埃尔默pris1 型热重分析仪，荷兰帕纳科Xrsquo;Pert Pro 型全自动X - 射线衍射仪，日本电子JSM -5610LV 型低真空扫描电子显微镜，天津市中环实验电炉SX - GO7123 型1 200 ℃箱式节能电炉，德国徕卡LEICA DM500 型光学显微镜。
烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能研究
烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能研究《烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能研究》是一项重要的研究工作，可以提高氧化锆陶瓷(OZC)的性能和特性。
钇的部分稳定氧化锆陶瓷（PSOZC）材料是一类多孔结构，具有高比表面积、高孔隙度和高吸附能力。
它具有优异的抗静电性和低的摩擦系数，因此得到了广泛的应用。
氧化锆陶瓷的性能受烧结温度的影响，它在相同烧结条件下产生不同的结构，从而影响其机械性能和性能表现。
研究背景氧化锆陶瓷具有良好的抗氧化性能，抗腐蚀性能和耐高温性能，因此广泛应用于航空航天、汽车、原子能、军事和其他领域。
近年来，人们开始重视氧化锆陶瓷在焊接等领域的应用，对于其特性有更深入的研究。
由于氧化锆陶瓷的低密度，低温count，以及能够容纳大量空气，从而使得其在电子及其他科学领域有着广泛的应用。
氧化锆陶瓷材料的性能主要受烧结温度及其他烧结参数影响，因此，研究不同烧结温度对OZC性能的影响及其机理对其后续应用有着重要意义。
研究内容《烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能研究》的目的在于研究不同烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷（PSOZC）的结构及性能的影响。
为此，在本项研究中，采用能量谱分析仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等仪器，研究了不同烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷（PSOZC）烧结结构及性能特征的影响。
该研究结果表明，烧结温度显著影响着钇部分稳定氧化锆陶瓷（PSOZC）的结构和性能。
在烧结温度为1000℃时，PSOZC材料的孔隙度和比表面积明显增加，抗拉强度、比热容和抗湿热性能有显著提高，而蠕变性能有所降低。
此外，烧结温度对PSOZC材料的高温稳定性有一定程度的改善作用。
结论经过分析，研究发现烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷（PSOZC）烧结结构及性能特征的影响显著。
在烧结温度为1000℃时，PSOZC材料的孔隙度和比表面积显著增加，抗拉强度、比热容和抗湿热性能有显著提高，而蠕变性能有所降低。
钇稳定氧化锆纳米粉体制备技术解析
第25卷第6期硅酸盐通报Vol . 25No . 62006年12月BULLETI N OF THE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY December, 2006钇稳定氧化锆纳米粉体制备技术研究进展王洪升, 王贵, 张景德, 徐廷鸿1211(1. 山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室, 济南250061; 2. 济南大学泉城学院, 济南250061摘要:纳米YSZ 是一种新型的高科技材料, 有着广泛而重要的用途。
本文根据国内外最新研究现状及其发展趋势, 综述了纳米级YSZ 的制备技术, 特别就目前研究比较多的水热法和反胶团法给予了重点阐述, 并就目前制备过程中存在的问题, 解决方法及发展方向作了介绍。
关键词:YSZ; 纳米粉体; 团聚; 制备The Prepara ti on Progresses of Y SZ Nanom WAN G Hong 2sheng , WAN G Gui , J , XU 2. Quancheng College of J China 1211(Keb Lab . of L iquid Structure and Heredity of MaterialsM J inan 250061, China;Abstract:U ltrafine ne advanced material, which has wide and significant uses . methods of YSZ powder were revie wed in this paper on the basis of ne w op trends, es pecially the hydr other mal method and the reverse m icelles were described in The p r omble m s that need t o be s olvoed and the directi on in the future were given .Key words:YSZ; nanometer powder; aggregati on; p reparati onY 2O 3稳定的Zr O 2(YSZ 固体电解质, 具有较高的氧离子导电性, 良好的机械性能, 优秀的耐氧化和耐腐蚀性[1]以及不与电极材料反应[2]等优点而成为制作氧传感器、高温固体燃料电池、压电陶瓷、铁电陶瓷以及氧泵等的主要材料, 而氧化钇稳定氧化锆粉体超细的晶粒粒度、颗粒的均匀性和合理的成分配比是获得高离子电导性能和良好机械强度YSZ 固体电解质的关键。
氧化锆制备技术的研究现状与进展
氧化锆制备技术的研究现状与进展张铭媛1, 2，康娟雪1, 2，普婧1, 2，黄秀兰1, 2，段利平1, 2，彭金辉1, 2, 3，陈菓1, 2, 3, *（1.云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室，云南民族大学，云南昆明650500；2.云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心，云南民族大学，云南昆明650500；3. 非常规冶金教育部重点实验室，昆明理工大学，云南昆明650093）摘要：氧化锆被广泛用作高温、负载及侵蚀性介质条件下的抗磨损结构构件，对工业生产具有重要意义。
现今生产氧化锆的稳定化制备工艺较多，现对几种常见的制备氧化锆的生产技术进行了介绍，并分析了这些制备技术的优势，化学法制备出的氧化锆粒径分布均匀且方法简单易行。
溶胶-凝胶法生产的氧化锆粒径小、单分散性能优异。
水热法生产出的氧化锆粒径小、纯度高。
电熔法生产的氧化锆杂质含量低，致密度高且生产工艺简单。
微波热处理制备的氧化锆反应时间短、升温速率快、能耗小。
氧化锆的多种制备工艺技术使得其性能应用更加的多样化。
关键词:氧化锆；化学法；溶胶-凝胶法；水热法；电熔法；微波热处理中图分类号：TF841.4文献标识码：A 文章编号：Research status and progress of zirconia preparationtechnologyZHANG Mingyuan 1, 2, KANG Juanxue 1, 2, PU Jing 1, 2, HUANG Xiulan 1, 2,DUAN Liping 1, 2, CHEN Guo 1, 2, 3, *(1. Key Laboratory of Resource Clean Conversion in Ethnic Regions, Education Departmentof Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China;2. Joint Research Centre for International Cross-border Ethnic Regions Biomass Clean Utilizationin Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China; 3. Key Laboratory of Unconventional Metallurgy, Ministry of Education, Kunming University of Science and Technology,Kunming Yunnan, 650093, China)Abstract:Zirconia was widely used as an anti-wear structural element under high temperature, load and aggressive media conditions and was of great importance to industrial manufacture. The current manufacture of zirconia was more stabilization of the preparation process, several common preparation of zirconia manufacture technology were introduced and analyzed the advantages of these preparation techniques, the zirconium oxide prepared by chemical method uniform particle size distribution and the method was simple and easy to do. Sol-gel method to produce fine powder particles, monodisperse excellent stability of zirconia powder. Hydrothermal production of zirconium oxide was small particle size, high purity. Fused zirconium oxide produced by low content of impurities, high density and production process was simple. Zirconia prepared by microwave heat treatment has short reaction time, fast heating rate and low energy consumption. The various preparation technology of zirconia makes its application more diversified.Keywords:zirconia; chemical method; sol-gel method; hydrothermal method; electrofusion; microwave heat treatment1前言氧化锆（ZrO2）是一种耐高温、耐腐蚀、高硬度的一种材料。
3Y-TZP陶瓷的两步烧结法研究
3Y-TZP陶瓷的两步烧结法研究摘要3Y-TZP即为含3%molY2O3的四方多晶ZrO2陶瓷，它是所有氧化锆材料中室温力学性能最高的一种材料，具有高强、高断裂韧性、高耐磨，耐热性、耐蚀性。
本实验采用干压成型后，对含摩尔分数3%Y2O3的ZrO2生坯进行烧结成型，并探讨了常压下单步烧结和两步烧结工艺对其致密化、显微组织和力学性能的影响。
通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）以及材料显微分析等分析手段，分析了3Y-TZP陶瓷的相组成、晶粒大小以及显微组织形貌等。
氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷（3Y-TZP）用两步烧结法来控制最后烧结阶段过程中晶粒的生长。
单步烧结的3Y-TZP陶瓷相对密度、平均维氏硬度和断裂强度分别为95.99%，11.45GPa和371.30MPa。
而3Y-TZP陶瓷经两步烧结烧成后，相对密度、平均显微维氏硬度和断裂强度分别达到96.31%，12.63GPa和330.02MPa。
这反映出采用两步烧结法制得的3Y-TZP陶瓷具有更优异的性能。
在T1烧结5分钟，坯体密度是94.54%，实现了开口气孔处于不稳定状态，在较低温度（T2）烧结进一步致密，且晶粒长大不明显，得到了平均粒径为5μm的3Y-TZP陶瓷。
经X衍射分析表明，陶瓷的状态是完全稳定。
单步烧结的3Y-TZP 陶瓷全部为四方相，粒径是μm。
两步烧结陶瓷也仅仅含有2wt%的单斜相。
关键词：3Y-TZP，两步烧结，晶粒生长Study on two-step sintering of 3Y-TZPAbstract3Y-TZP for 3%mol yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystal ceramics, it was the best one of the all zirconia ceramics on mechanical properties at ambient temperature, with high intensity, high material fracture toughness, fine abrasion resistance, heat resistance and corrosion resistance.In this experiment, 3%mol yttria stabilized tetragonal zirconia polycrystal(3Y-TZP) ceramics compact were sintered after dry extrusion molding. The effects of the single step sintering(SSS) and two step sintering(TSS) on densification, microstructure and mechanical properties were studied. X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and material microscope were employed to characterize the phases, grain size and microstructure of 3Y-TZP ceramics.Two step sintering (TSS) was applied on yttria tetragonal stabilized zirconia (3Y-TZP) to control the grain growth during the final stage of sintering. Single step sintering 3Y-TZP ceramics relative densities , micro-hardness and fracture intensity were 95.99%, 11.45GPa and 317.30MPa, respectively. But after two step sintering of 3Y-TZP ceramics, of which relative densities ,Vickers hardness and fracture intensity is 96.31%,12.63GPa and 330.02MPa, respectively. The results showed that 3Y-TZP ceramics under the two step sintering present the better performances. Firing at T1 for 5 min yields 0.9454 fractional density and renders pores unstable, leading to further densification at the lower temperature(T2) without remarkable grain growth. Consequently, a high 3Y-TZP ceramic with an average grain size of μm is obtained. XRD analysis indicated that the ceramic is fully stabilized. Single step sintering of the 3Y-TZP ceramic yields grain size of μm with full tetragonal phase. And two step sintering of 3Y-TZP ceramic yields only 2wt% monoclinic phase.Keywords:3Y-TZP, two-step sintering, Grain growh目录摘要 (I)Abstract (II)第1章文献综述 (1)1.1 引言 (1)1.2 ZrO2晶型转变和稳定化处理 (1)1.3 ZrO2陶瓷材料的特性 (2)1.3.1 3Y-TZP陶瓷的特性 (3)1.4 ZrO2陶瓷材料的应用 (4)1.4.1 提高陶瓷的韧性 (4)1.4.2 催化领域的应用 (4)1.4.3 气敏传感器上的应用 (4)1.5 ZrO2陶瓷烧结 (5)1.5.1 烧结概述 (5)1.5.2 烧结过程 (5)1.5.3 致密化 (6)1.5.4 晶粒长大 (6)1.5.5 烧结工艺 (7)本论文研究的内容及意义 (8)第2章实验内容与过程 (9)2.1 试样的制备工艺 (9)材料的性能测试方法 (11)2.2.1 体积密度和相对密度的测定 (11)2.2.2 晶粒尺寸的测定 (11)2.2.3 X射线衍射分析 (12)2.2.4 扫描电镜分析 (12)2.2.5 显微硬度测试 (13)2.2.6 强度测试 (13)第3章实验结果与分析 (15)3.1 体积密度与相对密度 (15)3.2 晶粒尺寸 (16)3.3 XRD结果及分析 (16)3.4 扫描电镜分析 (18)3.5 显微硬度 (19)3.6 强度 (20)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)第1章文献综述1.1 引言随着科学技术的发展结构陶瓷由于具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨、抗蠕变等优良性能，越来越多地被应用于工程结构中，收到世界各国极大的关注。
烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能研究
烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能研究钇部分稳定氧化锆陶瓷是一种重要的耐高温陶瓷材料，它的应用已经广泛，主要用于汽轮机、航空发动机、高压电气设备等高温环境中。
其烧结温度对材料的结构、性能具有重要影响，因此研究烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能的影响是有必要的。
性能概述钇部分稳定氧化锆陶瓷是一种可以烧结制成固体陶瓷的新型氧化锆材料，它具有优异的耐热性能和高强度及高韧性，以及耐腐蚀性、耐磨损性和耐冲击性等优点。
钇部分稳定氧化锆陶瓷与传统氧化锆材料相比，具有更高的金属润滑性能和抗氧化性能，抗热震性能也有所提升。
它的均质性好，耐高温性能优良，可在温度达到1700℃，甚至高于1700℃的环境中使用。
实验方法以Ba+4.4Y0.6摩，ZrOz为原料，控制其重量比为1.2:6，以CzO:Na20c:F20=1:0.11:1.26为正交添加剂，采用双步法烧结制备钇部分稳定氧化锆陶瓷样品，即先是烧结一次，烧结温度分别为950°C、1050°C、1150°C和1250°C，然后再烧结组成钇部分稳定氧化锆陶瓷体系，最后烧结温度固定在1350°C。
实验中还采用差热分析仪和热重分析仪对其物性变化进行测量。
结果分析实验结果表明，随着烧结温度的升高，钇部分稳定氧化锆陶瓷的热物性表现出明显的变化趋势。
首先，烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷的热膨胀系数和热导率有一定的影响。
随着温度的升高，其热导率先呈下降趋势，但在1050°C以后s呈上升的趋势，而热膨胀系数随着温度的提高即呈增加趋势又呈减小趋势。
其次，烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷的抗氧化性、耐磨损性以及抗热震性也有一定的影响。
结果表明，烧结温度对抗氧化性和耐磨损性的影响显著，其在1050°C时达到最佳值，而抗热震性则随着温度的增加而提高。
结论研究表明，烧结温度对钇部分稳定氧化锆陶瓷性能有重要影响。
特别是在1050°C时，其表现出的性能最佳，因此可以说它在这温度下得到了最佳烧结状态。