物理性質(zhì)

純凈的ZrO2為白色粉末，含有雜質(zhì)時(shí)略帶黃色或灰色，添加顯色劑還可顯示各種其它顏色。通常含有少量的氧化鉿，難以分離，但是對(duì)氧化鋯的性能沒(méi)有明顯的影響。

二氧化鋯的相變

氧化鋯是一種特殊的材料，增韌的方法，主要是利用氧化鋯的相變才能達(dá)到的！氧化鋯有三種晶相，分別為單斜晶相、四方晶相和立方晶相，三者之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系如下：

由于在單斜相向四方相轉(zhuǎn)變的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較大的體積變化，冷卻的時(shí)候又會(huì)向相反的方向發(fā)生較大的體積變化，容易造成產(chǎn)品的開(kāi)裂，限制了純氧化鋯在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。

但是添加穩(wěn)定劑以后，四方相可以在常溫下穩(wěn)定，因此在加熱以后不會(huì)發(fā)生體積的突變，大大拓展了氧化鋯的應(yīng)用范圍。市場(chǎng)上用來(lái)做穩(wěn)定劑的原料主要是氧化釔。

二氧化鋯粉體的主要制備方法

1.中和沉淀法

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，且易于獲得純度較高的納米級(jí)超細(xì)粉體，因而被廣泛采用。

缺點(diǎn)：沒(méi)有解決超細(xì)粉體的硬團(tuán)聚問(wèn)題，粉體的分散性差，燒結(jié)活性低。

2.鋯鹽水解法

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便。

缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)(>48小時(shí))，耗能較大，所得粉體也存在團(tuán)聚現(xiàn)象。

3.鋯醇鹽水解法

優(yōu)點(diǎn)：(1)幾乎全為一次粒子，團(tuán)聚很少；

(2)粒子的大小和形狀均一；

(3) 化學(xué)純度和相結(jié)構(gòu)的單一性好。

缺點(diǎn)：原料制備工藝較為復(fù)雜，成本較高。

以上三種方法的后工序都是煅燒，其溫度越高，則粉體的晶粒度越大，團(tuán)聚程度越高。這是由于煅燒升溫過(guò)程當(dāng)完成了從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的成核過(guò)程以后便開(kāi)始了晶粒長(zhǎng)大階段，并且晶粒中成晶結(jié)構(gòu)單元的擴(kuò)散速度隨溫度升高而增大，相互靠近的顆粒容易形成團(tuán)聚。 ?

4.水熱法

優(yōu)點(diǎn)：粉料粒度極細(xì)，可達(dá)到納米級(jí)，粒度分布窄，省去了高溫煅燒工序，顆粒團(tuán)聚程度小。

缺點(diǎn)：設(shè)備復(fù)雜昂貴，反應(yīng)條件較苛刻，難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。?

5.溶膠-凝膠法?

優(yōu)點(diǎn)：(1)粒度細(xì)微，亞微米級(jí)或更細(xì)；

(2) 粒度分布窄；

(3)純度高,化學(xué)組成均勻,可達(dá)分子或原子尺度；

(4)燒成溫度比傳統(tǒng)方法低400～500℃。

缺點(diǎn)：(1)原料成本高且對(duì)環(huán)境有污染；

(2)處理過(guò)程的時(shí)間較長(zhǎng)；

(3)形成膠粒及凝膠過(guò)濾、洗滌過(guò)程不易控制。 ??

6.微乳液法（反膠束法）

優(yōu)點(diǎn)：可制得<20nm的含釔的穩(wěn)定四方相 ZrO2 納米粉，粉體分散性能好，分布窄。

缺點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程較復(fù)雜，成本也較高。?