二氧化锆的稳定性及其应用
二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用
二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用
二氧化锆陶瓷的相变增韧机理是指在高温下发生的相变过程，通过相变可以改变材料的结构和性能。
具体来说，二氧化锆在高温下会由单斜晶相（高温相）转变为四方晶相（低温相），这种相变会导致晶体结构发生显著变化，从而改变了材料的力学性能。
在相变过程中，晶体结构中部分晶界滑移，晶粒变形，产生位错和能量释放，这些过程促使材料变韧，提高其断裂韧性。
二氧化锆陶瓷的相变增韧机制可以通过以下几点来解释：
1. 相变会引起晶界能量的释放，从而吸收和分散裂纹产生的应力。
这种吸能效应可以提高材料的断裂韧性。
2. 相变过程中晶体结构的变化会引起晶粒的形变和重排，从而增加了材料的位错密度，进而增强了材料的韧性。
3. 由于相变过程中晶体结构的变化，其晶粒尺寸的改变会导致晶界区域的变形和出现应力，从而减缓裂纹扩展速度，提高材料的抗裂纹扩展能力。
二氧化锆陶瓷的相变增韧特性使得其在一些重要的应用领域得到了广泛应用：
1. 医疗领域：二氧化锆陶瓷常用于制作人工关节和牙科修复材料，其高韧性和耐磨性能能够保证人工关节的长期稳定和正常功能。
2. 化工领域：二氧化锆陶瓷在化学容器和管道的制造中广泛应用，其高温稳定性和耐腐蚀性能能够保证化学容器的安全使用。
3. 航空航天领域：二氧化锆陶瓷在航空航天发动机的制造中应
用广泛，其高温耐受性和抗腐蚀性能能够满足航空航天发动机的高要求。
总之，二氧化锆陶瓷的相变增韧机理为其提供了良好的力学性能，为其在医疗、化工和航空航天等领域的应用提供了技术支撑。
二氧化锆储量
二氧化锆储量1. 概述二氧化锆是一种重要的工业材料，具有优异的物理和化学性质，广泛应用于陶瓷、耐火材料、化工催化剂、电子器件等领域。
二氧化锆的储量是评估该材料供应能力和市场前景的重要指标。
本文将对二氧化锆储量的相关内容进行全面详细的介绍和分析。
2. 二氧化锆的产地二氧化锆的产地主要集中在澳大利亚、巴西、南非、中国等国家和地区。
其中，中国是世界上最大的二氧化锆产量国家之一，其主要产地包括江西、广东、福建等地。
3. 二氧化锆的储量评估方法评估二氧化锆的储量通常采用勘探和开采数据以及地质模型相结合的方法。
具体步骤如下：1.勘探：通过地质勘探和地球物理勘探等手段，获取地下二氧化锆矿床的相关信息，包括矿床类型、分布规律等。
2.采样分析：对勘探获得的样品进行化学分析和物理测试，获取二氧化锆的含量、品质等数据。
3.地质建模：根据勘探和采样分析的数据，建立地质模型，模拟矿床的分布、形态等特征。
4.资源评估：根据地质模型，结合勘探和采样数据，采用统计学和数学模型等方法，对二氧化锆的储量进行评估。
4. 中国的二氧化锆储量中国是世界上最大的二氧化锆产量国家，也拥有丰富的二氧化锆储量。
根据相关统计数据和研究报告，中国的二氧化锆储量主要集中在江西、广东、福建等地。
江西是中国最主要的二氧化锆产地之一，拥有丰富的矿床资源。
江西的二氧化锆矿床主要分布在南昌、赣州、宜春等地，其中南昌的矿床规模最大，品质较高。
广东是中国二氧化锆产量较大的地区之一，主要矿床分布在梅州、汕头、揭阳等地。
广东的二氧化锆矿床品质较高，产量稳定。
福建是中国二氧化锆产量较大的省份之一，主要矿床分布在福州、厦门、泉州等地。
福建的二氧化锆矿床产量较大，品质较高。
5. 二氧化锆的应用前景二氧化锆作为一种重要的工业材料，具有广泛的应用前景。
主要应用领域包括：1.陶瓷：二氧化锆具有优良的耐磨、耐腐蚀和高温稳定性，广泛应用于陶瓷制品的生产，如陶瓷刀具、陶瓷砂轮等。
2.耐火材料：二氧化锆具有优异的耐火性能，可用于制造高温炉窑的耐火材料，如耐火砖、耐火涂料等。
二氧化锆工作原理
二氧化锆工作原理随着科技的发展，二氧化锆作为一种重要的高科技材料得到了广泛应用。
本文将从材料基础、制备方法和工作原理三个方面来探讨二氧化锆的工作原理。
一、材料基础二氧化锆（ZrO2）是一种具有高硬度、高熔点和高热稳定性的陶瓷材料。
它的分子结构是立方晶系的，在结构中每个Zr原子周围有8个氧原子，每个O原子周围有4个Zr原子。
这种晶体结构使得二氧化锆具有优良的机械、热学和电学性能。
二、制备方法二氧化锆的制备方法主要有两种，一种是化学法，另一种是物理法。
化学法制备二氧化锆的过程是先将锆矿石进行粉碎和浸出，得到锆盐溶液，再通过化学还原、水解、沉淀和焙烧等步骤，最终得到纯度较高的二氧化锆粉末。
物理法制备二氧化锆的方法有烧结法、凝胶注模法和等离子喷雾法等。
其中，等离子喷雾法是一种新兴的制备方法，可以制备出高纯度、微米级粒径的二氧化锆粉末。
三、工作原理二氧化锆作为材料被广泛应用，最主要的两个应用领域是热障涂层和气体传感器。
在热障涂层领域，二氧化锆的主要作用是提高涂层的热稳定性和力学性能。
通过在金属表面喷涂一层细小的二氧化锆颗粒制成的涂层，可以有效地防止高温气体或液体的侵蚀，从而保护金属表面不受损坏。
在气体传感器领域，二氧化锆的主要作用是测量氧气浓度。
二氧化锆传感器利用二氧化锆与氧气接触时的电学性质变化来测量氧气浓度。
当氧气存在时，二氧化锆表面会出现负电荷，表面电位会下降，导致电子流动，从而产生电信号。
通过测量这个电信号的变化来计算氧气浓度。
综上所述，二氧化锆作为一种高性能陶瓷材料，具有优良的机械、热学和电学性能，广泛应用于热障涂层和气体传感器等领域。
在制备二氧化锆时，常用的方法有化学法和物理法。
而二氧化锆的工作原理则是通过其在不同领域的应用实现的。
二氧化锆分解温度
二氧化锆分解温度引言二氧化锆（ZrO2）是一种重要的陶瓷材料，具有高熔点、高硬度、高抗腐蚀性和良好的导电性能等优异特性。
它在许多领域中得到广泛应用，如催化剂、传感器、固体氧化物燃料电池等。
了解二氧化锆的分解温度对于合理设计和应用该材料非常重要。
二氧化锆的结构和性质二氧化锆属于立方晶系，晶格常数为5.15 Å。
它具有高熔点（约2700°C）、高硬度（约1200 HV）和高热稳定性等特点。
在常温下，二氧化锆为白色结晶固体，无味无臭。
它的导电性能主要取决于其晶格缺陷，如空位、离子掺杂等。
二氧化锆的分解反应二氧化锆在高温下会发生分解反应，生成锆和氧气。
该反应可表示为：ZrO2 -> Zr + O2根据文献报道，二氧化锆的分解温度约为2700°C。
但实际上，二氧化锆的分解温度受多种因素的影响，如晶格缺陷、掺杂离子、晶体尺寸等。
因此，在实际应用中需要考虑这些因素对分解温度的影响。
影响二氧化锆分解温度的因素1. 晶格缺陷二氧化锆中的晶格缺陷可以影响其分解温度。
例如，空位和离子掺杂可以引起晶体结构的不稳定性，从而降低分解温度。
此外，晶格缺陷还会影响二氧化锆的导电性能和机械性能等。
2. 掺杂离子掺杂离子是指在二氧化锆晶体中引入其他金属离子或非金属离子。
这些掺杂离子可以改变二氧化锆的电子结构和晶体结构，从而影响其分解温度。
例如，镁、钙、铈等离子掺杂可以提高二氧化锆的热稳定性。
3. 晶体尺寸二氧化锆颗粒的尺寸也会对其分解温度产生影响。
较小的颗粒通常具有更高的表面能，因此在相同条件下更容易发生分解反应。
此外，颗粒尺寸还会影响二氧化锆的热导率和机械性能等。
测定二氧化锆分解温度的方法为了确定二氧化锆的分解温度，可以采用多种实验方法。
以下是常用的几种方法：1. 热重-差热分析法（TG-DTA）TG-DTA是一种常用的热分析技术，可同时测定样品的质量变化和温度变化。
通过监测样品在升温过程中的质量变化和热流变化，可以确定二氧化锆的分解温度。
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
二氧化锆质量标准
二氧化锆质量标准
二氧化锆是一种广泛应用于材料科学和工业领域的重要材料。
为了确保二氧化锆的质量和性能符合特定要求，通常会制定相应的质量标准。
以下是一些常见的二氧化锆质量标准的示例：
1. 化学纯（Chemically Pure，CP）级别：适用于一般实验室用途，要求二氧化锆的纯度达到一定的标准，通常在99%以上。
2. 工业级（Industrial Grade）：适用于工业生产过程中的一般需求，对纯度要求较低，但需要满足相关的物理和化学性能指标，如晶体结构、密度、熔点等。
3. 电子级（Electronic Grade）：适用于电子器件制造，要求二氧化锆具有高纯度、低杂质含量，以确保其在电子器件中的性能可靠性和稳定性。
4. 高纯度级（High Purity Grade）：适用于特殊应用，如光学镀膜、陶瓷材料、核工程等领域，要求二氧化锆具有极高的纯度，通常在99.9%以上。
此外，根据具体的应用需求，还可能有其他特定的质量标准和规范。
这些标准和规范可以包括对晶体结构、晶格常数、杂质含量、颗粒大小、热稳定性等方面的要求。
需要注意的是，不同厂家和国家/地区可能会制定不同的二氧化锆质量标准。
在选择和购买二氧化锆产品时，建议参考相关的标准和规范，并与供应商进行详细沟通以确保所需的质量和性能能够得到满足。
二氧化锆的性质
二氧化锆的性质、用途及其发展方向郑文裕,陈潮钿,陈仲丛(广东宇田实业有限公司,广东澄海515821)摘要:简要论述二氧化锆与新型陶瓷材料相关的物理化学性质,并对其在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等方面的应用作简要介绍,指出了二氧化锆产品必须朝高纯、超微细、复合和溶胶方向发展的趋势。
关键词:二氧化锆;性质;用途;发展方向中图分类号:TQ134.1+2 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2000)01-0018-03二氧化锆(ZrO2)是一种耐高温、耐磨损、耐腐蚀的无机非金属材料。
随着电子和新材料工业的发展,ZrO2除传统应用于耐火材料和陶瓷颜料外,其在电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高科技领域的应用引起广大学者的重视,成为当今研究开发的热门课题之一。
本文主要就其性质、用途及其发展趋势作简要论述。
1 二氧化锆的物理化学性质[1～4]1.1 物理性质二氧化锆具有熔点和沸点高、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。
二氧化锆有3种晶型,属多晶相转化的氧化物。
稳定的低温相为单斜晶结构(m-ZrO2),高于1000℃时四方晶相(t-ZrO2)逐渐形成,直至2370℃只存在四方晶相,高于2370℃至熔点温度则为立方晶相(c-ZrO2)。
ZrO2在加热升温过程中伴随着体积收缩,而在冷却过程中则体积膨胀。
因此在使用时为使其不发生体积变化,必须进行晶型稳定化处理。
常用的稳定剂有Y2O3、CaO、MgO、CeO2和其它稀土氧化物。
这些氧化物的阳离子半径与Zr4+相近(相差在12%以内),它们在ZrO2中的溶解度很大,可以和ZrO2形成单斜、四方和立方等晶型的置换型固溶体。
这种固溶体可以通过快冷避免共析分解,以亚稳态保持到室温。
快冷得到的立方固溶体保持稳定,不再发生相变,没有体积变化,这种ZrO2称为全稳定ZrO2,写为FSZ(FullyStabilizedZirconia)。
基于ZrO2晶型转变的特征条件和不同类型稳定剂的作用,通常稳定剂Y2O3、CaO、MgO、CeO2的有效加入量(摩尔分数)分别为7%～14%,15%～29%,16%～26%,>13%。
锆的氧化物及其应用资料
文献综述评分表锆的氧化物及其应用（冶金与能源学院，）摘要：锆是第五周期的IVB族元素，其氧化物ZrO2具有耐高温、耐化学腐蚀、抗氧化性、耐磨、热膨胀系数大，比热和导热系数小等特性。
因此氧化锆是一个非常理想的高温耐火材料和高温隔热材料。
氧化锆还具有马氏体相变的特性，这是氧化锆被用来提高陶瓷材料的韧性和耐火材料热震稳定性的重要依据。
此外，ZrO2和CeO2、TiO2等组成的复合氧化物有更好的性能，可由于某些特殊的用途。
关键词：氧化锆；耐火材料；增韧陶瓷；铈锆复合氧化物1 引言近些年，随着经济的迅速发展，冶金、陶瓷等行业得到了迅速，对其生产过程所需材料及产品质量的要求也越来越高，由于氧化锆材料具有高强度，高韧性，极高的耐磨性及耐高温等等优良的物化性能。
氧化锆已经广泛应用于冶金耐火材料，陶瓷增韧等工业方面；铈锆复合氧化物也在汽车尾气净化中得到很好应用。
2 锆及锆的氧化物2.1 锆及其常见应用锆是第五周期的IVB族元素，密度为6.49g·cm-3、熔点为（1855±15）℃、沸点约为3580℃，致密的金属锆为黑灰色。
锆具有优异的核性能（热中子吸收截面小，只有1.8×10-29m2）、耐蚀性和加工性能[1]。
在原子能工业中，锆主要用于原子能发电厂以及核潜艇、核动力航空母舰、核动力巡洋舰的反应堆中。
锆在反应堆中的主要用途是：核燃料的包套材料，反应堆结构材料和慢化剂等。
由于燃料消耗及辐照的影响，反应堆中锆元件每年需要更换1/3，使锆成为反应堆中经常性消耗材料[2]。
由于锆具有比不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐腐蚀性能，力学性能和加工性能，很适宜制造抗腐蚀性能要求高的设备[3]。
在冶金领域中，金属锆常添加剂来获得特殊性能的合金。
此外，锆与人体的生物相容性较好，也常用作医疗设备和医用材料[1]。
2.2 锆的氧化物锆在氧化态呈现化合价有+1、+2、+3和+4价，主氧化态为+4价，以氧化锆（ZrO2）最为常见。
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二氧化锆具有良好的热稳定性及化学稳定性， 优良的高温导电性及较高的高温强度和韧性，良好 的稳定性和抗腐蚀性，是目前发展迅速的特种陶瓷 的重要原料。可用于生产高温结构陶瓷、电子陶瓷 和生物陶瓷等。近些年来，随着科学技术的发展， 特别是电子技术、空间技术和计算机技术的发展， 一些特殊性能的陶瓷材料应运而生，并得以迅速发 展。氧化锆陶瓷即为其中非常重要的一种。
ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｍｅｔｈｏｄ
烷氧化合物加水分解法工艺流程如图 ６ 所示。 这种方法在锆和稳定剂苯、异丙醇等有机溶剂的溶
３．３ 中和共沉淀法
中和共沉淀法是将碱溶液加入到稳定剂的可溶 盐与锆盐的混合溶液中，形成共沉淀，通过过滤、 干燥、煅烧得到稳定型二氧化锆粉体。此方法能使 稳定剂均一地分散于二氧化锆微粉中，如能找到合 适的分散剂，则可克服粉末易团聚的缺点。工艺流
沫陶瓷可用于高温合金的过滤。在连续铸钢生产 中，用泡沫陶瓷过滤钢水，取得了良好的净化效 果，能有效去除非金属夹杂［ ６ ］ 。
状为球形、粉体单分散性能优异的 ＺｒＯ（２ Ｙ２Ｏ３）粉 体， 并能控制粉体粒子大小及形状。但生产能力
（ ２） 由于稳定型二氧化锆抗腐蚀、抗热震性 能好，在氧化气氛中十分稳定，还原气氛中也相
熔法和二次电熔法 ２ 种［３］。 一次电熔法是将锆英石、碳粉和稳定剂按一定
斜相向四方相转变时，会使体积收缩 ５％，而当温 的配比，放入混料机中充分混合，混合料经电弧炉
度降低由四方相向单斜相转变时会使体积膨胀 ８％， 电熔脱硅处理，骤冷，再经破碎、热处理后便可制
存在的 ３ 种相结构，其热膨胀是不一样的。
小， 制备周期长， 工艺条件苛刻， 需要昂贵的金 当稳定。因而可用做特种耐火材料铸口，用做熔
程如图 ４ 所示。
Ｖｏｌ． ２６， Ｎｏ． １， ２００７
图 ４ 中和共沉淀法制备稳定型二氧化锆工艺流程 Ｆｉｇ．４ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｚｉｒｃｏｎｉａ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ
ｎｅｕｔｒａｌｉｚｉｎｇ ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
图 ２ 二次电熔法制备稳定型二氧化锆工艺流程 Ｆｉｇ．２ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｚｉｒｃｏｎｉａ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ
２ 二氧化锆特性
固溶体，这种固溶体可以通过快冷避免共析分解， 以亚稳态保持到室温。通过控制稳定剂的加入量，
二氧化锆（ ＺｒＯ２）具有耐高温、耐化学腐蚀、抗 氧化、耐磨、热膨胀系数大以及热容和导热系数小 等特性，因此决定了它是一个非常理想的高温耐火
则可以得到全稳定或部分稳定的二氧化锆。 全稳定 ＺｒＯ２ 的最大缺点是热膨胀系数高，抗
许多特种陶瓷都具有优良的介电性能、耐磨性 能、热稳定性能和压电性能等。随着新技术革命的 兴起，特种陶瓷愈来愈受到各国的重视，品种愈来 愈多，所有领域都可以找到特种陶瓷的应用。近 ２０ 年来，各主要工业国家都十分注重特种陶瓷的开发
收稿日期：２００６－ ０８－ ２４ 作者简介：余鑫萌，男，１９６４ 年生，高级工程师，郑州振中电熔锆业有限公司，河南 郑州 ４５２３８４，电话：０３７１－ ６９２５１０９３，
３．４ 加水分解法
加水分解法的优点是不需要添加碱就可使锆盐 和稳定剂可溶盐的混合溶液水解，因而无有害阴离 子和碱金属离子。其又可分为盐溶液加水分解法和 烷氧化合物加水分解法。
盐溶液加水分解法是将锆盐与稳定剂可溶盐的 混合溶液， 通过加热进行加水分解反应，干燥煅 烧所生成的胶体制得稳定性二氧化锆。这种方法操 作简便，但能耗高，生成的粉体易团聚。工艺流程 如图 ５ 所示。
（ １） 由于稳定型二氧化锆熔点及高温强度高，
制 备 超 细 ＳｉＯ２ 粉 体 ， 后 来 发 展 到 制 备 ＴｉＯ２， Ｔａ２Ｏ５，ＺｒＯ２ 等粉体。用该法制备 ＺｒＯ（２ Ｙ２Ｏ３）粉 体 是 用 正 丁 醇 锆 ［Ｚ（ｒ ＯＣ４Ｈ ９）４］和 异 丙 醇 钇 为原料， 将两者超声混合后，加入乙醇水溶液后，在一定
由于二氧化锆自身的特点及稳定化后的增韧特
多种制备稳定型二氧化锆的方法。
性，稳定型二氧化锆已成为耐火材料与特种陶瓷不
３．５ 胶 － 凝胶法
容忽视的重要原料。稳定型二氧化锆的主要应用有
溶胶 － 凝 胶 法 以 金 属 烷 氧 基 化 合 物 为 原 料 ， 以下几个方面。
控制其水热解来制备氧化物粉体。该法最早用于
发生变化时会产生相结构的转变：
由于此体积变化较小，并且由稳定剂的加入量所控 制，所以不会造成制品烧结体的破坏。相反，由此
体积变化可在制品烧结体内产生一定量的显微裂
纹，这种显微裂纹在材料受到热应力作用时，能起
到吸收裂纹扩展能量的作用，抑制了裂纹的扩展，
这是一个可逆的相转变过程。常温下，ＺｒＯ２ 只能是 单斜相，当用锆盐煅烧，达到 ６５０ ℃时，出现稳定
综合评述
２８
Ｖｏｌ． ２６， Ｎｏ． １， ２００７
二氧化锆的稳定化及其应用
余鑫萌，徐宝奎，袁发得
（ 郑州振中电熔锆业有限公司，河南 郑州 ４５２３８４）
摘 要：介绍了我国冶金及陶瓷工业二氧化锆的应用现状、二氧化锆的特性、二氧化锆的稳定化处理工艺及稳定
二氧化锆的应用。指出我国生产的钙稳定氧化锆的档次和品质与国外的相比还有一定差距，还不能满足连续铸造
成稳定的二氧化锆。此方法制得的稳定氧化锆杂质
向 ＺｒＯ２ 中添加某些氧化物作为稳定剂，使之 与 ＺｒＯ２ 形成固溶体和复合体，改变晶体内部结构， 形成亚稳的四方相和立方相，使其由单一的单斜相
含量高，致密度低。工艺路线如图 １。
转变成双晶结构的四方相和立方相。这种固溶体在
常温下能保持原有的四方相和立方相，甚至在高温
提高了材料的抗热震能力。因此，部分稳定的二 氧化锆较之全稳定二氧化锆具有更广泛的用途。部
的四方相，继续升高时四方相逐步转变为单斜相， 分稳定二氧化锆的稳定化程度以稳定化率来表示：
再继续升温至 ８３０ ℃时，ＺｒＯ２ 又开始向四方相转 变，至 １ ２００ ℃时，完全转变为四方相，温度升至
立方相＋四方相 稳定化率＝
热震性差。部分稳定二氧化锆能有效改善其抗热震
材料、研磨材料和高温隔热材料。二氧化锆还具有 性。其原理在于当稳定剂加入量较少时，只有一部
马氏体相变的特性，这是二氧化锆被用来提高陶 瓷材料的韧性和耐火材料热震稳定性的重要依据。
单斜二氧化锆不能直接用来制造制品，在温度
分 ＺｒＯ２ 与稳定剂生成了固溶体，由高温冷却到常 温时，仍有一部分 ＺｒＯ２ 发生相变，由立方相或四 方相转化为单斜相，并伴随发生一定的体积变化。
稀有金属快报 ３１
液中加水，烷氧化合物分解，经干燥、煅烧制得稳 能好，粒子粒度细，分布窄，但生产过程较复杂，
定型二氧化锆。此法能耗较低，粉体不易团聚，但 成本也较高［５］。
工艺过程较复杂，成本较高。
４ 稳定型二氧化锆的应用
以上几种制备稳定型二氧化锆的方法均已投入
批量生产。此外，还有溶胶－ 凝胶法、反胶束法等
图 ６ 烷氧化合物加水分解法制备稳定型二氧化锆工艺流程 Ｆｉｇ．６ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｚｉｒｃｏｎｉａ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ
ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ａｌｋｏｘｙｌ－ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ
２００７ 年 ２６ 卷第 １ 期
化学稳定性良好，不易被液态金属润湿， 高温蒸 气压和分解压均较低，具有比 ＭｇＯ 和 Ａｌ２Ｏ３ 低的挥 发性，因而可满足许多纯金属和合金高温、高真空 冶炼所提出的技术要求。用镁稳定氧化锆制作的泡
温度下对其进行控制水热解得到 Ｚ（ｒ ＯＨ）４［（Ｙ ＯＨ）３］ 溶胶， 经老化、过滤、干燥、煅烧 得 ＺｒＯ（２ Ｙ２Ｏ３） 粉体。该方法能得到粒子细、粒度分布窄、粒子形
１ 我国冶金及陶瓷工业氧化锆的应用 现状
１．１ 冶金行业
近 ２０ 多年来，随着冶金行业连铸技术的迅速 发展，电熔氧化锆原料被用于定径水口、浸入式 水口、长水口渣线材料和滑板内锆环，以适应这 些环节对所选用材料的高性能和长寿命的要求。 在高温环境下，特别是对抗侵蚀性能和耐高温性 能有着特殊要求的使用环境下，电熔稳定氧化锆 原料显示出优异的使用效果。因此，尽管电熔稳 定氧化锆在价格上要高出一般常用电熔耐火原料 几倍乃至 １０ 多倍，仍然被作为最佳性价比的材料 优先选用。但由于制造厂家不同，原材料选择不 同，电熔工艺制度不同，各厂家生产的电熔氧化 锆在品质和使用效果上均有一定差异。这种差异 反映到目前国内市场上一个较为明显的现象是： 浸入式水口渣线材料用电熔氧化锆绝大部分采用 进口，多为日本第１ 稀有元素化学株式会社生产； 定径水口由于生产厂家很多，生产的水口档次也 有差别，既有以进口原料为主的，也有以国产原
料为主的，但质量和使用寿命以进口原料的为最 好。目前，连铸用的耐火材料所选用的氧化锆原 料以电熔钙稳定氧化锆原料居多，而我国生产的 钙稳定氧化锆在组成和显微结构上与国外存在一 定的差异，质量稳定程度不及国外。我国应着力 提高钙稳定氧化锆的档次和品质，使其能在连铸 等使用的耐火材料的关键部位应用［１］。
下，也不会发生相转变。在对二氧化锆进行晶型稳 定 化 处 理 时 ， 常 用 的 稳 定 添 加 剂 有 ＣａＯ， ＭｇＯ， Ｙ２Ｏ３，ＣｅＯ２ 和其它稀土氧化物，这些氧化物的阳离
图 １ 一次电熔法制备稳定型二氧化锆工艺流程图 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｚｉｒｃｏｎｉａ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ
立方相＋四方相＋单斜相
２ ３００ ℃时转变为立方相；当温度降低时，逐步转
３ 二氧化锆的稳定化处理工艺
化为四方相，到室温时，变为稳定的单斜相。单斜
二氧化锆在 ８３０～１ ２００ ℃的转变较为复杂，会产生 ３．１ 电熔法