氧化锆陶瓷的功能性.ppt

ZrO2陶瓷ZIRCONIACERAMICS 演讲者 马少武 ZrO2陶瓷 20世纪20年代 20世纪20年代开始就被用做熔化玻璃和冶炼钢铁等的耐火材料 1968年 日本松下电器公司开发出氧化锆非线性电阻元件 1973年 美国R Zechnall制得电解质氧传感器 能正确显示汽车发动机的空气 燃料比 1980年用于钢铁工业 1975年 澳大利亚R G Garvie以CaO为稳定剂制得部分稳定的氧化锆 并首次利用陶瓷马氏体相变的增韧效应 提高了其韧性和强度 1982 日本绝缘子公司和美国Cummins发动机公司共同开发出节能柴油机缸套 ZrO2历史 ZrO2性质结构简介 含锆的矿石 斜锆石 ZrO2 锆英石 ZrO2 SiO2 颜色 白色 高纯ZrO2 黄色或灰色 含少量杂质的ZrO2 常含二氧化铪杂质 密度 5 65 6 27g cm3 熔点 2715 ZrO2有三种晶型其转化如下 单斜ZrO2四方ZrO2立方ZrO2液相上述3种晶型之间可以相互转化 由单斜相向四方相转化时会伴随有7 左右的体积变化 加热时由单斜 ZrO2 四方 ZrO2 体积收缩 冷却时由四方 ZrO2 单斜 ZrO2 体积膨胀 但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度 前者约在1200 后者约在1000 ZrO2性质结构简介 ZrO2陶瓷的功能性 Y2O3的ZrO2陶瓷具有敏感的电性能 是近几年来发展的新材料 主要应用于各种传感器 第三代燃料电池和高温发热体等 而且ZrO2材料高温下具有导电性及晶体结构存在氧离子缺位的特性 可制成各种功能元件 1 氧传感器 传感器主要用于工业生产 监控 品质检验 用来提高设备的自动化程度 提高产品的性能 目前氧化锆传感器已大量应用于钢铁制造过程中 用来测量熔融钢水及加热炉所排放气体的含氧量 从而了解钢铁制造过程中钢铁的品质是否达到标准 2 固体氧化物燃料电池 3 高温发热体 ZrO2室温电阻极高 比电阻高达1013 m 但当温度升至600 时 即可导电 1000 时具有导体的性能 目前已将它成功地用于2000 以上氧化气氛下的发热元件及其设备中 4 压电材料 以作为主要成分 可制成PZT 锆钛酸铅 等压电材料 在超声 水声及各种蜂鸣器等压电元件制备中 起到重要的作用 4 多晶氧化锆宝石ZrO2具有较高的折射率 如将它制成多彩的半透明多晶ZrO2材料 即可以像天然宝石一样闪烁着绚丽多彩的光芒 用它制成各种装饰用的宝石 其莫氏硬度达8 5 光泽完全可以达到以假乱真的程度 用不磨损的手表表壳 表链及人造宝石戒指 大多是采用多晶ZrO2宝石制成的 它主要利用超细的ZrO2粉末添加一定的着色元素 如V2O5 Fe2O3等 经高温处理即可获得粗坯氧化锆陶瓷体 再经研磨 抛光即可制成各种装饰品供应市场 5 ZrO2涂层热障涂层是为在高温临界状态下工作的气冷金属部件提供隔热作用 纳米级氧化钇稳定的氧化锆 YSZ 用于热障涂层显示出突出的性能 YSZ具有很高的热反射率 化学稳定性好 与基材的结合力和抗热震性能均优于其他材料 因此 YSZ是目前最理想的热障涂层材料 应用在航空航天发动机的隔热涂层等方面 ZrO2功能陶瓷的应用 氧化锆拉丝模与研磨环 氧化锆陶瓷轴承 陶瓷