氧化锆陶瓷性能.ppt

哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司 氧化锆陶瓷性能及其相关应用 陈鑫 2017 04 28 01 02 氧化锆简介 氧化锆陶瓷的重要性能和机理 03 氧化锆陶瓷应用对比与思考 04 Y TZP陶瓷的缺陷 目录 一 氧化锆简介 二氧化锆 化学式 ZrO2 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 盐酸和稀硫酸 一般常含有少量的二氧化铪 HfO2 化学性质不活泼 且具有高熔点 高电阻率 高折射率和低热膨胀系数的性质 为什么不一样 ZrO2的三种晶相 ZrO2三种晶相的晶胞结构 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 例如ZTC ZirconiaToughenedCeramics 氧化锆增韧陶瓷 其中ZTC陶瓷有三种典型组织 1 c ZrO2相机体上弥散分布着t ZrO2的双组织 即PSZ PartiallyStailizedZirconia 部分稳定氧化锆 2 细小的晶粒完全是t ZrO2相 即TZP TetragonalZirconiaPolycrystal 四方氧化锆多晶陶瓷 如稳定剂为Y2O3即为Y TZP 3 t ZrO2相作为增韧相分散到其他陶瓷机体 即ZTC ZirconiaToughenedCeramics 二 氧化锆陶瓷的重要性能和机理 1 熔点氧化锆的熔点为2715 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 氧化锆耐火砖 氧化锆坩埚 2 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 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 氧化锆拉丝模 3 强度大 韧性大氧化锆陶瓷具有的较大的强度 可达1500MPa 虽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 陶瓷圈儿 算是佼佼者 1 35MPa m1 2 氧化锆柱塞 氧化锆阀芯 4 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 1 6 2 03W m K 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 氧化锆陶瓷工件 氧化锆陶瓷手机外观件 氧化锆有众多的优点 但是纯氧化锆四方相转变为单斜相非常地迅速且可逆 并引起约7 7 的体积变化 易使制品开裂 5 Y TZPY TZP为钇稳定四方氧化锆陶瓷 ZrO2中掺杂2 3 摩尔分数 的Y2O3 抑制了氧化锆陶瓷在室温下向单斜相的转变 并且相对稳定地保持四方相的形态 6 Y稳定机理Y3 半径与Zr4 半径相近 它们在ZrO2中溶解度很大 经高温处理 这些低价阳离子将取代Zr4 的位置 此时为了保持材料的局部电中性而在点阵中引入氧空位 分布在二氧化锆体内 锆离子周围的空位降低了局部氧氧之间的排斥力 使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的四方晶格置换型固溶体 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 5 Y TZP增韧机理1975年 Garvie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性 氧化锆陶瓷微观裂纹 应力作用图 三 氧化锆陶瓷应用对比与思考 1 氧化锆齿科应用 牙科氧化锆加工历史进程 软质到硬质 or 硬质到软质 患者口腔里的氧化锆陶瓷义齿曾经经过了什么 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 思考 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3D手机一体框 Volunteers 四 Y TZP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东西 虽然Y TZP陶瓷在 陶瓷界