15589356621 瀏覽數(shù)量： 0 作者： 本站編輯 發(fā)布時(shí)間： 2025-12-15 來源： 本站
氧化鋯（化學(xué)式：ZrO?）是一種高性能的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，具有以下特點(diǎn)：
高熔點(diǎn)（約2700°C）
高硬度（維氏硬度約12–14 GPa）
優(yōu)異的斷裂韌性（可達(dá)5–15 MPa·m1/2，遠(yuǎn)高于大多數(shù)陶瓷）
低熱導(dǎo)率
良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性
但純氧化鋯在冷卻過程中會發(fā)生單斜相（m-ZrO?）? 四方相（t-ZrO?） 的相變，伴隨約3–5%的體積變化，容易導(dǎo)致材料開裂。
因此，工業(yè)上通常加入穩(wěn)定劑（如Y?O?、MgO、CeO?等）來部分或完全穩(wěn)定其高溫四方相或立方相，形成：
部分穩(wěn)定氧化鋯（PSZ）
四方多晶氧化鋯（TZP），如常用的 Y-TZP（釔穩(wěn)定四方氧化鋯）
其中，Y-TZP 在室溫下保留亞穩(wěn)態(tài)的四方相，在受到裂紋應(yīng)力時(shí)可發(fā)生 應(yīng)力誘導(dǎo)相變（t → m），產(chǎn)生體積膨脹，從而“擠壓”裂紋、阻止其擴(kuò)展——這就是相變增韌機(jī)制。
| 性能指標(biāo) | 純氧化鋁陶瓷 | ZTA陶瓷（如85–95% Al?O? + 5–15% ZrO?） |
|---|---|---|
| 抗彎強(qiáng)度 | 300–400 MPa | 600–1200 MPa（提升1–2倍） |
| 斷裂韌性 (KIC) | 3–4 MPa·m1/2 | 5–8 MPa·m1/2（提升50–100%） |
| 硬度 | 15–18 GPa | 14–17 GPa（略低，但依然很高） |
| 耐磨性 | 良好 | 更優(yōu)（因強(qiáng)度和韌性提高，抗剝落能力增強(qiáng)） |
| 抗熱震性 | 一般 | 改善（韌性提高有助于緩解熱應(yīng)力開裂） |
| 成本 | 較低 | 中等（高于純Al?O?，遠(yuǎn)低于純ZrO?） |
顯著提高韌性與強(qiáng)度
氧化鋯顆粒在氧化鋁基體中通過相變增韌和微裂紋增韌機(jī)制，大幅提升材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。
保持高硬度和耐磨性
氧化鋁作為主相，確保了材料的高硬度；而增韌后的結(jié)構(gòu)使其在磨損過程中不易產(chǎn)生碎裂或剝落。
性價(jià)比高
相比純氧化鋯陶瓷（如Y-TZP），ZTA成本更低；相比純氧化鋁，性能明顯提升，是工程應(yīng)用中的理想折中方案。
適用范圍更廣
可用于對強(qiáng)度、耐磨、耐腐蝕有綜合要求的場合，如：
切削刀具
軸承球/滑動(dòng)部件
泵密封環(huán)
人工關(guān)節(jié)（需生物級ZTA）
防彈插板
可以把純氧化鋁想象成“硬而脆的玻璃”，而ZTA就像是“加入了鋼筋的混凝土”——既保持了硬度（剛性），又增加了抗沖擊和抗開裂能力（韌性）。
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