氧化锆稳定剂类型及其稳定特点
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。
二氧化锆的稳定化及其应用
二氧化锆的稳定化及其应用二氧化锆，化学式为ZrO2，是一种具有高硬度、高熔点、耐腐蚀等多重优点的无机非金属材料。
其在工业生产中，常作为催化剂、载体、陶瓷增韧剂等使用。
而在环保领域，二氧化锆则可用于空气净化、污水处理等方面。
要使二氧化锆更好地发挥作用，必须对其进行稳定化处理。
二氧化锆的稳定化主要从热力学、动力学和结构三个方面入手。
热力学稳定性主要是指二氧化锆在高温下的稳定性，通过控制烧成温度和气氛实现；动力学稳定性则二氧化锆在反应过程中的稳定性，通过优化工艺条件来提高；结构稳定性是指二氧化锆在受力情况下的稳定性，通过添加增强相来提高。
在具体应用方面，二氧化锆的表现可圈可点。
在空气净化领域，二氧化锆可以作为催化剂，将有害气体分解为无害物质。
在污水处理领域，二氧化锆可以作为滤料，有效去除水中的有害物质。
在药物合成领域，二氧化锆可以作为载体，提高药物的稳定性和疗效。
在食品加工领域，二氧化锆则可以作为增韧剂，提高食品的口感和韧性。
二氧化锆的稳定化及其应用具有巨大的潜力和前景。
随着科技的不断发展，相信未来二氧化锆会在更多领域展现其独特的优势。
让我们期待二氧化锆在未来的更多精彩表现。
二氧化锆（ZrO2）是一种白色的无机化合物，具有高熔点、高硬度、高化学稳定性等特性。
它在许多领域都有广泛的应用，如陶瓷、催化剂、超级电容器等。
二氧化锆的物理性质包括高熔点（2600°C）、高硬度（莫氏硬度5）、优良的化学稳定性以及良好的电绝缘性能。
二氧化锆在高温下可以与许多化学物质反应，因此在高温化学反应中可以作为耐火材料。
在用途上，二氧化锆主要用于陶瓷和催化剂领域。
在陶瓷领域，二氧化锆可以用来制造高强度、高硬度的陶瓷材料，还可以作为增韧剂和添加剂，以提高陶瓷的韧性和耐冲击性能。
二氧化锆还可以用作催化剂，特别是在石油化工和有机合成领域中，二氧化锆可以作为催化剂载体和催化剂活性成分，具有优异的催化性能和稳定性。
除了以上用途，二氧化锆还可以作为超级电容器。
氧化锆球稳定剂失效
氧化锆球稳定剂失效
氧化锆球稳定剂是指在氧化锆材料中添加的一种稳定剂，常用的稳定剂包括钙、镁、钇等。
这些稳定剂的作用是防止氧化锆晶体发生相变，从而保持其稳定的晶体结构和性能。
然而，氧化锆球稳定剂可能会失效，导致氧化锆材料的性能受到影响。
以下是可能导致氧化锆球稳定剂失效的几个原因：
1. 高温作用：氧化锆在高温下可能会发生热分解，稳定剂的含量和稳定剂与氧化锆的比例可能会发生变化，从而导致稳定剂失效。
2. 化学反应：氧化锆材料在一些特殊的化学环境中，如强酸或强碱条件下，稳定剂与其他化学物质发生反应，导致稳定剂失效。
3. 长期使用：长期使用和暴露在恶劣环境中可能会导致氧化锆球稳定剂的逐渐失效。
例如，氧化锆材料在高温、高压和腐蚀性介质的作用下，稳定剂可能会逐渐流失或与其他物质发生反应，导致稳定剂失效。
当氧化锆球稳定剂失效时，氧化锆晶体的稳定性可能会受到影响，可能导致晶体相变、晶格结构的改变以及性能的下降。
因此，在使用氧化锆材料时，需要注意材料的使用环境和条件，以避免稳定剂失效的情况发生。
如果氧化锆球稳定剂失效，可能需要对材料进行处理或更换，以恢复或提高其性能。
氧化钇稳定氧化锆热容
氧化钇稳定氧化锆热容
氧化钇稳定氧化锆（YSZ）的热容取决于其制备方法和添加的氧化钇的量。
一般来说，氧化钇稳定氧化锆的热容较高，具有优良的抗热震性和化学稳定性，因此在高温和腐蚀性环境中表现出较好的性能。
此外，氧化钇稳定氧化锆还具有较好的断裂韧性和抗弯强度，因此被广泛应用于陶瓷、玻璃、电子、冶金等领域。
在具体的生产过程中，为了提高氧化钇稳定氧化锆的热容，可以加入一些添加剂，如二氧化硅、氧化钙等。
但是需要注意的是，这些添加剂的选择和使用应该根据具体的生产要求和使用环境来进行评估和确定，以避免影响产品的性能。
因此，对于具体的热容数据，建议查阅相关的专业文献或咨询专业人士以获取更准确的信息。
二、稳定晶型氧化锆(ZrO 2 )
淡红色 红色 紫色 金黄色 蓝色
橘红色 蓝色
Cr2O3 0．01～0．05 Cr2O3 1～3 TiO2 0.5，Cr2O3 0．1 Fe2O3 0. 5 NiO 0.5，Cr2O3 0.01～0.05 CoO 0.01～0.54
Cr2O3 0．05 不添加，氧气不足
固溶体的研究方法
超导材料的基本特征
有临界温度Tc
上限临界磁场 临界电流密度
H C2
超导材料只有在这些临界值以下的状态 才显示超导性。故临界值愈高，使用愈 方便；利用价值愈高。
部分材料的Tc和 H C2
物质
临界温度／K
临界磁场 ／(106A／m)
Nb
Nb2Al Nb3Ge Nb3Al0.95Be0.05
一、固溶体生成型式的大略估计 二、固溶体类型的实验判别
一、固溶体生成型式的大略估 计
生成间隙固溶体比置 换固溶体困难
尺寸因素 间隙位置
在NaCl型结构中，因为只有四面体空隙 是空的，而金属离子尺寸又比较大，所 以不易形成间隙型固溶体，这种在结构 上只有四面体空隙是空的，可以基本上 排除生成间隙型固溶体的可能性。
4.2 固溶体的性质
一、活化晶格，促进烧结 二、稳定晶型 三、催化剂 四、固溶体的电性能 五、透明陶瓷及人造宝石
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。 高纯型氧化铝陶瓷系 Al2O3含量在99．9%以上的陶瓷材料，由于
其烧结温度高达1650—1990℃，透射波长为 1～6μm，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚； 利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯 管；在电子工业中可用作集成电路基板与高 频绝缘材料。
σ=n eμ
氧化锆陶瓷概述.
氧化锆陶瓷概述摘要：ZrO2 具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质，上个世纪二十年代开始就被用来作为熔化玻璃、冶炼钢铁等的耐火材料。
并且由于TZP 陶瓷具有高韧性、抗弯强度和耐磨性，以及优异的隔热性能，甚至其热膨胀系数接近于金属等优点，因此TZP 陶瓷被广泛应用于结构陶瓷领域。
本文介绍了氧化锆的基本性质、氧化锆超细粉体的制备方法、高性能氧化锆陶瓷材料的成型工艺以及其在各领域的应用情况。
关键词：氧化锆；高性能陶瓷；制备；应用1 引言锆在地壳中的储量超过Cu、Zn、Sn、Ni 等金属的储量，资源丰富。
世界上已探明的锆资源约为1900 万吨（以金属锆计），矿石品种约有20 种，主要含有如下几种化合物：（1）二氧化锆（单斜锆及其各种变体）；（2）正硅酸锆（锆英石及其各种变体）；（3）锆硅酸钠、钙、铁等化合物（异性石、负异性石、锆钻石）。
异性石和负异性石矿中含锆量非常低，无工业价值，因而锆的主要来源为单斜锆矿和锆英石矿，其中以锆英石矿分布广[1]。
纯ZrO2 为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有HfO2，不易分离。
单斜ZrO2 密度5.6g/cm3，熔点2715℃。
ZrO2 具有熔点和沸点高、硬度大、常温下为绝缘体、而高温下则具有导电性等优良性质。
上个世纪二十年代开始就被用来作为熔化玻璃、冶炼钢铁等的耐火材料，从上个世纪七十年代以来，随着对ZrO2 有了更深刻的了解，人们进一步研究开发ZrO2 作为结构材料和功能材料。
1975 年澳大利亚R．G．Garvie 以CaO 为稳定剂制得部分稳定氧化锆陶瓷（Ca-PSZ），并首次利用ZrO2 马氏体相变的增韧效应提高了韧性和强度，极大的扩展了ZrO2 在结构陶瓷领域的应用[2]。
1973 年美国R．Zechnall，G．Baumarm，H．Fisele 制得ZrO2 电解质氧传感器，此传感器能正确显示汽车发动机的空气、燃料比，1980 年把它应用于钢铁工业。
氧化锆稳定剂类型及其稳定特点
氧化锆稳定剂类型及其稳定特点稳定氧化锆的存在是因为氧化锆具有独特的相变过程，因此需要做稳定处理以获得我们所需要的产品品质。
因此在说稳定氧化锆之前，先简单的说一下氧化锆的相变是怎么回事。
本文框架：1、ZrO2的相变过程及相变增韧→2、氧化锆用相稳定剂的作用→3、常用的氧化锆稳定剂类型及作用机理→4、常用的稳定氧化锆的特点（Y2O3、MgO、CeO2、CaO）→5、复合稳定剂的协同作用1、ZrO2的相变过程及相变增韧“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℃会发生t→m相变，并伴随着约5%的体积膨胀。
如果将ZrO2的t→m想变点稳定到室温，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。
”2、氧化锆用相稳定剂的作用要实现氧化锆的相变增韧，必须添加一定的稳定剂并在一定的烧成条件下，将高温稳定相-四方亚稳定至室温，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。
“稳定至室温的四方相是应力诱导相变的前提条件，该过程是氧化锆陶瓷获得优良性能的关键，一直是氧化锆结构陶瓷材料研究的重要内容。
”下文将对目前稳定剂对氧化锆稳定作用的一些研究做一个简要的概述。
3、常用的氧化锆稳定剂类型及作用机理常见的ZrO2稳定剂是稀土或碱土氧化物，而且还只有离子半径与ZrO2半径相差不超过40%的氧化物才能作为氧化锆的稳定剂。
常用的稳定剂主要有Y2O3、MgO、CeO2、CaO。
其机理通常可以认为是：Y3+，Mg2+、Ce4+、Ca2+等稳定剂的阳离子在ZrO2中有着一定溶解度，可以置换出其中的Zr4+而形成置换型固溶体，阻碍四方晶型相单斜晶型转变，从而使氧化锆的相变点稳定降低到室温，从而使t-ZrO2亚稳定至室温。
通过不同的稳定剂添加量，可制备出部分稳定氧化锆陶瓷（PSZ, 部分t-ZrO2亚稳至室温），四方氧化锆多晶体(TZP, t-ZrO2全部稳定至室温)及全稳定氧化锆（FSZ，c-ZrO2稳定至室温，获得c-ZrO2单相材料）。
【精品文章】说一说医用氧化锆陶瓷的稳定、成型、烧结与切削技术
说一说医用氧化锆陶瓷的稳定、成型、烧结与切削
技术
牙齿的损坏和缺失，这不仅影响人们正常的咀嚼功能，而且影响容貌美观。
随着现代科技的进步和人民生活水平的提高，齿科修复材料的发展经历了金属材料、高分子材料和生物陶瓷材料三个主要阶段。
金属烤瓷和全瓷材料是目前最主要的两种齿科修复陶瓷。
但金属烤瓷有诸多缺点：
①金属与陶瓷存在热膨胀系数不匹配造成金瓷结合性能不好，易出现烤瓷剥落现象；
②金属属于不透明物质，使修复体半透明度较低，影响修复冠的美观； ③金属烤瓷义齿会影响头颅核磁共振和X射线检查等。
全瓷修复材料的优势：
①不存在金属内冠，陶瓷属于惰性材料，具有良好的生物相容性；
②全瓷修复体由于陶瓷内冠和瓷粉结合属于瓷瓷结合从而结合性能较好，很少出现崩瓷现象；
③由于陶瓷内冠色泽接近基牙，因此修复体半透明度较好，得到的修复体美观逼真。
图1 金属烤瓷牙和氧化锆全瓷牙
根据使用基材的不同，齿科全瓷材料可以分为氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、氧化锆陶瓷等。
在诸多全瓷修复材料中，氧化锆陶瓷由于存在特殊的应力诱导相变增韧效应，使其力学性能远高于其他全瓷修复材料，同时其。
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氧化锆稳定剂类型及其稳定特点
稳定氧化锆的存在是因为氧化锆具有独特的相变过程，因此需要做稳定处理以获得我们所需要的产品品质。
因此在说稳定氧化锆之前，先简单的说一下氧化锆的相变是怎么回事。
本文框架：1、ZrO2的相变过程及相变增韧→2、氧化锆用相稳定剂的作用→3、常用的氧化锆稳定剂类型及作用机理→4、常用的稳定氧化锆的特点（Y2O3、MgO、CeO2、CaO）→5、复合稳定剂的协同作用
1、ZrO2的相变过程及相变增韧
“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℃会发生t→m相变，并伴随着约5%的体积膨胀。
如果将ZrO2的t→m想变点稳定到室温，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。
”
2、氧化锆用相稳定剂的作用
要实现氧化锆的相变增韧，必须添加一定的稳定剂并在一定的烧成条件下，将高温稳定相-四方亚稳定至室温，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。
“稳定至室温的四方相是应力诱导相变的前提条件，该过程是氧化锆陶瓷获得优良性能的关键，一直是氧化锆结构陶瓷材料研究的重要内容。
”
下文将对目前稳定剂对氧化锆稳定作用的一些研究做一个简要的概述。
3、常用的氧化锆稳定剂类型及作用机理
常见的ZrO2稳定剂是稀土或碱土氧化物，而且还只有离子半径与ZrO2半径相差不超过40%的氧化物才能作为氧化锆的稳定剂。
常用的稳定剂主要有Y2O3、MgO、CeO2、CaO。
其机理通常可以认为是：Y3+，Mg2+、Ce4+、Ca2+等稳定剂的阳离子在ZrO2中有着一定溶解度，可以置换出其中的Zr4+而形成置换型固溶体，阻碍四方晶型相单斜晶型转变，从而使氧化锆的相变点稳定降低到室温，从而使t-ZrO2亚稳定至室温。
通过不同的稳定剂添加量，可制备出部分稳定氧化锆陶瓷（PSZ, 部分t-ZrO2亚稳至室温），四方氧化锆多晶体(TZP, t-ZrO2全部稳定至室温)及全稳定氧化锆（FSZ，c-ZrO2稳定至室温，获得c-ZrO2单相材料）。
其中，PSZ和TZP中均含有可想变的四方相，是常见的相变增韧陶瓷。
4、常用的稳定氧化锆的特点
不同的稳定剂单独加入氧化锆，可制取不同类型的稳定氧化锆产品。
各稳定剂稳定的实质大致相同，但获取的ZrO2产品的性能却不尽相同，此外不同添加量的稳定剂添加至氧化锆中制备的产品性能也不尽相同。
下文将对目前主要应用的稳定剂做分析。
a、Y-TZP：氧化钇稳定四方氧化锆陶瓷
Y-TZP是TZP材料发展至今得到最多研究的TZP材料，这种材料力学性能较好，强度较高，具有良好的断裂韧性，并且其集体中材料的晶粒尺寸细小而均匀，因此是得到较多关注。
Y-TZP中稳定剂Y2O3的原子分数陶瓷在2%-3%之间。
与其他陶瓷相比，Y-TZP的突出优点是烧结温度低，大约在1400-1500℃，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，抗弯强度在1000MPa以上，断裂韧性在10 -15MPa.m1/2。
此外Y-TZP还能表现出良好的耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性，以它为基体已开发出多种多元复合特种陶瓷材料并应用于实际。
但Y-TZP有一明显缺点，在100-400℃长期使用时，材料表面相内部发生t→m相变，导致力学性能下降。
其研究热点在于防止其低温老化的途径。
b、CSZ：钙稳定氧化锆
钙稳定氧化锆是研究的最早的氧化锆陶瓷之一，钙稳定氧化锆(CSZ)陶瓷具有较高的离子电导率，而且还具有热导率低、高温化学稳定性和抗热震性能优良、强度高等优点，在氧传感器、氧泵和高温发热体方面广泛应用。
且CaO的成本也比较低，这使得进一步研究钙稳定氧化锆存在意义。
但其烧结物相难以控制，致密度低、力学性能等综合性能差于钇稳定氧化锆。
c、Mg-PSZ:镁部分稳定氧化锆
Mg-PSZ与Y-TZP相比，其突出的优点是在相对较高的温度下具有良好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MgO在ZrO2的立方区固溶体温度高达1700℃，导致Mg-PSZ材料的烧结温度很高（一般在1700℃到1800℃），且Mg-PSZ在高于1000℃时易产生晶像分解及四方相大量失稳，限制了其在高温区的应用。
其研究热点在于降低烧结温度，实现低温烧结同时改善其在高温下的的力学性能以扩大应用。
d、Ce-TZP:氧化鈰稳定氧化锆
CeO2是一种较理想的氧化锆稳定剂，与Y2O3相比其优势在于价格低廉，且在较宽的温度里与氧化锆形成四方固溶体。
此外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。
Ce-TZP具有较高的断裂韧度和良好的抗低温水热老化性能，不足是其硬度与强度偏低。
C e-TZP的硬度与断裂韧性对晶粒大小有着很强的依赖性，这种宏观上的力学性能在微观上表现为裂纹尖端的相变区域随Ce-TZP晶粒的增大而增大。
因此Ce-TZP的研究关键在于如何控制晶粒的长大。
5、复合稳定剂的协同作用
a、在Y-TZP中添加适量的CeO2，可以利用Ce-TZP的抗低温水热腐蚀能力来抑制Y-TZP 的低温老化现象。
b、在Ce-TZP中加入少量的Y2O3，可以提高Ce-TZP的烧结密度、细化晶粒及提高硬度的作用。
c、在Mg-PSZ中添加Y2O3可降低材料的烧结温度，细化晶粒且有效的改善其高温稳定性。
此外向Mg-PSZ中添加CeO2进行复合稳定，可有效抑制PSZ的亚共析反应，可有效改善材料的抗高温老化性能。
d、MgO或CaO可作为纳米陶瓷材料Y-PSZ的良好助烧剂。
提高低温下t-ZrO2的稳定性，抑制微晶的增长。
复合稳定剂的协同作用机理是复合稳定氧化锆的研究热点。
e、此外有学者研究了其他稀土氧化物稳定的氧化锆陶瓷，比较有代表性的有Nb2O5、Ta2 O5、La2O3等。
参考文献：
1、稳定氧化锆陶瓷的研究现状，孙静、黄传真、刘含莲等著。