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二氧化锆的（简介，性质，应用）
Release Time：2021-04-25氧化锆的简介
氧化锆，也称为二氧化锆，是一种结晶金属氧化物，已进入陶瓷行业。它的特点是具有高的热阻，机械阻力和磨蚀性。氧化锆于1969年首次用于医疗行业，具有优异的生物相容性，具有良好的摩擦学性能，良好的美观性和较高的机械性能。它在牙科手术中非常重要，如氧化锆冠和基于氧化锆的种植体基台。它最受欢迎的形式之一是立方氧化锆，是一种无色且机械坚韧的立方晶体化合物。由于其光学上无暇的特性，在珠宝业中，它可作为钻石的低成本替代品。氧化锆不应与锆石（或硅酸锆）混淆，锆石是一种矿物，也用于陶瓷工业和耐火材料。
氧化锆的性质
氧化锆的卓越强度，韧性，生物相容性，高疲劳性和耐磨性使其成为牙科应用的最佳选择。特别是锆（Zr）实际上是钛合金中牙科种植体中最常用的两种金属之一，因为它们都具有很好的物理和化学特性，并且它们允许成骨细胞（实际上形成骨骼的细胞）的生长。下面是氧化锆最突出的物理和化学性质的清单。请注意，这些特性足够高，足以使氧化锆成为许多应用中的有效材料，尤其是用于耐火和牙科用途。
1.高机械阻力
氧化锆对裂纹（包括裂纹的进一步发展）和机械应力具有很高的抵抗力。氧化锆的其他突出的机械性能如下表所示。
| 机械性能 | ZrO2的值 |
| 弹性模量 | 100 – 250 GPa at 20ºC |
| 抗弯强度 | 180 – 1000 MPa at 20ºC |
| 抗拉强度 | 330 MPa at 20ºC |
| 断裂韧性 | 10 MPa·√m at 20 °C |
| 维氏硬度 | 1220 |
| 莫氏硬度 | 8 – 8.5 |
氧化锆的熔点为2700ºC，热膨胀系数为1.08×10-5 K-1，以其高耐热性而广为人知。 这就是为什么该化合物在耐火材料和高温工业中具有广泛用途的原因。 根据其与温度有关的形式，这是氧化锆熔点的不同温度范围。但是，在加热时，氧化锆可能会发生相变，特别是四方晶形式的相变，会产生内应力，并开始产生裂纹。为了解决和纠正这种弱点，添加了稳定剂（例如氧化钇）来组成更稳定的氧化钇部分稳定的氧化锆（或氧化钇四方氧化锆多晶体， YTZP）。
| 氧化锆的温度依赖性形式 | 熔点 |
| 单斜晶，斜晶石 | 20 –1170ºC |
| 四边形 | 1170 –2370ºC |
| 立方体 | 2370 –2700ºC |
氧化锆的导热系数为2 W /（m·K），非常适合需要散热的场合。
4.化学电阻率
该物质是化学惰性的，没有反应性，可在加工过程中使用多种化学物质的工业中使用。但是，该化合物溶于浓酸如硫酸或氢氟酸中。
氧化锆的应用
氧化锆的高机械性能，化学惰性，高温稳定性，耐腐蚀性和高质量使这种陶瓷钢在许多行业和应用领域备受关注。如今，从耐火材料到医疗产品，颜料，电子产品，涂料和陶瓷的许多产品都基于氧化锆，因为其与其他材料相比具有优越的特性和优势。氧化锆的一些典型应用包括用于铁水挤压的模具，氧气传感器，燃料电池中的膜，深井阀座和船用泵密封件。以下是一些氧化锆最常见的应用领域和用途。
1.陶瓷
氧化锆的机械强度和电阻使其成为陶瓷制造的合适组件。其中包括陶瓷刀，由于氧化锆的高硬度系数，它比钢制刀叉要坚硬得多。
2.高耐热性
由于其高的耐热性，氧化锆被用作坩埚，熔炉和其他高温环境中的组分。另外，氧化锆提高了陶瓷的防火性能。耐火砖和装甲板是基于氧化锆的耐火材料的例子。此外，将氧化锆添加到熔融的石英中后，可用于生产氧化硅玻璃，这种氧化硅玻璃比不透明的石英玻璃更坚固，更耐应力[6]。也可以将氧化锆添加到氧化铝中，以用于钢铸工艺的组件中。
3.隔热涂层（TBC）
氧化锆用作暴露于高温的喷气发动机部件的涂层。该化合物的低导热性和高耐热性使其成为可能。研究已经证实，只要正确，均匀地施用该材料，氧化锆对于TBC的有效性。
4.牙科行业
由于其生物相容性，良好的美观性和较高的机械性能，氧化锆最流行的用途之一是在牙科领域，主要用于桥梁，牙冠，长石瓷贴面和假牙的牙齿修复。氧化钇稳定的氧化锆也可用于生产近永久性氧化锆冠。
5.耐刮擦和磨料
由于其较高的机械稳定性和耐磨性，氧化锆正被用作研磨材料。由于该化合物具有耐刮擦性和机械应力性，因此也可用作机械零件的保护层。
6.富氧系统
尽管其他材料可能会发生氧化并损害其完整性，但氧化锆在氧气存在下是稳定的。实际上，即使在高温下，它也被用于燃料电池膜和氧气传感机制中。
7.珠宝业
尤其是立方氧化锆已发展成为钻石（非常昂贵）的可行替代品。除了其耐用性和与钻石的强烈美学相似性外，立方氧化锆还产生与钻石不同的切割，并具有光学上的瑕疵，肉眼看上去完全无色。它通常被称为仿钻石，而不是合成钻石，因为它在视觉上类似于天然钻石，但不具有相同的化学性质。氧化锆基珠宝的例子包括立方氧化锆环和立方氧化锆耳环。
