氧化锆陶瓷性能.ppt

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哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司氧化氧化锆陶瓷性能及其相关陶瓷性能及其相关应用用陈鑫2017.04.28HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.0102氧化氧化锆简介介氧化氧化锆陶瓷的重要性能和机理陶瓷的重要性能和机理-03氧化氧化锆陶瓷陶瓷应用用对比与思考比与思考-04Y-TZP陶瓷的缺陷陶瓷的缺陷目录HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.一、氧化锆简介一、氧化锆简介二氧化锆（化学式：

二氧化锆（化学式：

ZrO2）是锆的主要氧化物，通）是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。

一般常含有少量的二氧化铪（硫酸。

一般常含有少量的二氧化铪（HfO2）。

化学性）。

化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质。

热膨胀系数的性质。

为什么不一样？

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.ZrO2的三种晶相：

的三种晶相：

名称名称相英文相英文简写简写密度密度单斜氧化锆单斜氧化锆monoclinicm-ZrO25.65g/cm3四方氧化锆四方氧化锆tetragonalt-ZrO26.10g/cm3立方氧化锆立方氧化锆cubicc-ZrO26.27g/cm3m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2117095023702370HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.ZrO2三种晶相的晶胞结构三种晶相的晶胞结构晶格参数晶格参数晶相种类晶相种类abcm-ZrO25.1185.2145.38381.2t-ZrO25.1485.269c-ZrO25.080HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.上述三种晶上述三种晶态具有不同的理化特性，在具有不同的理化特性，在实际应用用为获得所需要的晶形和使用性能，通常加入不同得所需要的晶形和使用性能，通常加入不同类型的型的稳定定剂制成不同制成不同类型的氧化型的氧化锆陶瓷。

例如陶瓷。

例如ZTC（ZirconiaToughenedCeramics）氧化）氧化锆增增韧陶瓷。

陶瓷。

其中其中ZTC陶瓷有三种典型陶瓷有三种典型组织：

1、c-ZrO2相机体上弥散分布着相机体上弥散分布着t-ZrO2的双的双组织，即，即PSZ（PartiallyStailizedZirconia）部分）部分稳定氧化定氧化锆；2、细小的晶粒完全是小的晶粒完全是t-ZrO2相，即相，即TZP（TetragonalZirconiaPolycrystal）四方氧化）四方氧化锆多晶陶多晶陶瓷，如瓷，如稳定定剂为Y2O3即即为Y-TZP；3、t-ZrO2相作相作为增增韧相分散到其他陶瓷机体，即相分散到其他陶瓷机体，即ZTC（ZirconiaToughenedCeramics）。

）。

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.二、氧化锆陶瓷的重要性能和机理二、氧化锆陶瓷的重要性能和机理1、熔点、熔点氧化锆的熔点为氧化锆的熔点为2715，较高的熔点以及化学惰性，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。

使氧化锆可作为较好的耐火材料。

氧化锆耐火砖氧化锆坩埚HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.2、硬度大、耐磨性好、硬度大、耐磨性好由于氧化锆陶瓷具有较大的强度和较好的耐磨性，由于氧化锆陶瓷具有较大的强度和较好的耐磨性，所以其在冷成型工具、拉丝模等方面有所应用。

所以其在冷成型工具、拉丝模等方面有所应用。

氧化锆陶瓷刀氧化锆陶瓷刀氧化锆拉丝模氧化锆拉丝模HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.3、强度大、韧性大、强度大、韧性大氧化锆陶瓷具有的较大的强度（可达氧化锆陶瓷具有的较大的强度（可达1500MPa），虽），虽然韧性和一些金属相比有较大差距，但相比于其他陶瓷然韧性和一些金属相比有较大差距，但相比于其他陶瓷材料氧化锆陶瓷在材料氧化锆陶瓷在“陶瓷圈儿陶瓷圈儿”算是佼佼者算是佼佼者（1-35MPam1/2）。

）。

氧化锆柱塞氧化锆柱塞氧化锆阀芯氧化锆阀芯HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.4、低热导率、热膨胀系数可观、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氧化锆的热导率在常见陶瓷材料中最低（1.6-2.03W/（mK），热膨胀系数与金属接近。

因此，），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。

氧化锆陶瓷适宜做结构陶瓷材料。

氧化锆陶瓷工件氧化锆陶瓷工件氧化锆陶瓷手机外观件氧化锆陶瓷手机外观件HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.氧化锆有众多的优氧化锆有众多的优点，但是纯氧化锆四点，但是纯氧化锆四方相转变为单斜相非方相转变为单斜相非常地迅速且可逆，并常地迅速且可逆，并引起约引起约7.7%的体积变的体积变化，易使制品开裂。

化，易使制品开裂。

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.5、Y-TZPY-TZP为钇稳定四方氧为钇稳定四方氧化锆陶瓷。

化锆陶瓷。

ZrO2中掺杂中掺杂2%-3%（摩尔分数）的（摩尔分数）的Y2O3，抑制了氧化锆陶，抑制了氧化锆陶瓷在室温下向单斜相的瓷在室温下向单斜相的转变，并且相对稳定地转变，并且相对稳定地保持四方相的形态。

保持四方相的形态。

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.6、Y稳定机理稳定机理Y3+半径与半径与Zr4+半径相近。

它半径相近。

它们在们在ZrO2中溶解度很大，经高中溶解度很大，经高温处理，这些低价阳离子将取温处理，这些低价阳离子将取代代Zr4+的位置。

此时为了保持的位置。

此时为了保持材料的局部电中性而在点阵中材料的局部电中性而在点阵中引入氧空位，分布在二氧化锆引入氧空位，分布在二氧化锆体内，锆离子周围的空位降低体内，锆离子周围的空位降低了局部氧氧之间的排斥力，使了局部氧氧之间的排斥力，使配位层产生较大的畸变，从而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形成能够在室温下保持亚稳定的四方晶格置换型固溶体，。

的四方晶格置换型固溶体，。

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.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？

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.5、Y-TZP增韧机理增韧机理1975年，年，Garvie等人提出相变增韧机理。

氧化锆中四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弛，增加裂纹扩展阻力，从而大幅度提高陶瓷材料的韧性。

性。

氧化锆陶瓷微观裂纹氧化锆陶瓷微观裂纹应力作用图应力作用图HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.三、氧化锆陶瓷应用对比与思考三、氧化锆陶瓷应用对比与思考1、氧化锆齿科应用、氧化锆齿科应用HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.牙科氧化锆加工历史进程软质到硬质or硬质到软质？

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.患者口腔里的氧化锆陶瓷义患者口腔里的氧化锆陶瓷义齿曾经经过了什么？

齿曾经经过了什么？

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.粉体采购干压、等静压、预烧结氧化锆牙科产品义齿订单义齿患者义齿加工厂牙医HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.思考：

思考：

不考虑是否可行，想象一个类似于不考虑是否可行，想象一个类似于加工氧化锆齿科的方法去加工加工氧化锆齿科的方法去加工3D手机手机一体框。

一体框。

Volunteers？

HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.四、四、Y-TZP陶瓷的缺陷陶瓷的缺陷Y-TZP陶瓷有着众多的优点，但世上没有十全十美的陶瓷有着众多的优点，但世上没有十全十美的东西。

虽然东西。

虽然Y-TZP陶瓷在陶瓷在“陶瓷界陶瓷界”算是数一数二的佼算是数一数二的佼佼者，但是也是存在缺点的。

佼者，但是也是存在缺点的。

1、中、高温力学性能下降、中、高温力学性能下降2、抗热震性能较低、抗热震性能较低3、低温老化、低温老化HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.产品经理的工作，就是将技术上产品经理的工作，就是将技术上不能完成的事，计代价的绕过去。

不能完成的事，计代价的绕过去。

罗永浩罗永浩HarbinAuroraOptoelectronicsTechnologyCo.,Ltd.谢谢！