氧化锆陶瓷有什么特殊性能？主要应用在哪些领域？相比金属材质有什么优势？

Question

氧化锆瓷件是否可以取代传统金属件？氧化锆陶瓷发展前景如何？

Answer 1

　　氧化锆陶瓷性能：纯ZrO2为白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有HfO2，不易分离。世界上已探明的锆资源约为1900万吨，氧化锆通常是由锆矿石提纯制得。在常压下纯ZrO2共有三种晶态：单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)、四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2)和立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2)，上述三种晶型存在于不同的温度范围，并可以相互转化：
　　温度　 密度
　　单斜(Monoclinic)氧化锆(m-ZrO2)　 <950℃　 5.65g/cc
　　四方(Tetragonal)氧化锆(t-ZrO2)　 1200-2370℃　 6.10g/cc
　　立方(Cubic)氧化锆(c-ZrO2) >2370℃ 6.27g/cc
　　上述三种晶态具有不同的理化特性，在实际应用为获得所需要的晶形和使用性能，通常加入不同类型的稳定剂制成不同类型的氧化锆陶瓷，如部分稳定氧化锆(partially stabilized zirconia，PSZ)，当稳定剂为CaO、 MgO、Y2O3时，分别表示为Ca-PSZ、 Mg-PSZ、 Y-PSZ等。由亚稳的t- ZrO2组成的四方氧化锆称之为四方氧化锆多晶体陶瓷(tetragonal zirconia polycrysta，TZP)。当加入的稳定剂是Y2O3 、CeO2，则分别表示为Y-TZP、Ce-TZP等。
　　氧化锆陶瓷应用：
　　在结构陶瓷方面，由于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、服装纽扣、表壳及表带、手链及吊坠、滚珠轴承、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。
　　在功能陶瓷方面，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）和高温发热体等领域。ZrO2具有较高的折射率（N-21^22），在超细的氧化锆粉末中添加一定的着色元素（V2O5, MoO3, Fe2O3等），可将它制成多彩的半透明多晶ZrO2材料，像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒，可制成各种装饰品。另外，氧化锆在热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域正得到广泛应用。
　　优势：氧化锆陶瓷较金属，它的硬度很高，耐磨，耐腐蚀，也比金属耐高温，其高温性能是金属无法比拟的，至于用途主要看需求。
　　氧化锆陶瓷必将取代传统金属成为各大行业新宠，高性能决定了这点。据国家部门预测氧化锆将来的市场是万亿级别，前景广阔，目前已有大批行业都采用氧化锆作为第一材质。

Answer 2

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 接近于钢等特殊性能；主要应用于氧传感器、 固体氧化物燃料电池 (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）和 高温发热体 等领域；和金属材料相比，它在高温下具有良好的抵抗蠕变的能力，而且在高温下也具有一定的塑性。