中国粉体网讯  氧化锆具有高熔点和高沸点、硬度大等特点，常温下为绝缘体、而高温下则具有优良的导电性，因此其作为结构陶瓷和功能陶瓷材料在机械、电学、电子、光学、生物学和催化等多方面有很大的应用潜力。

同时，氧化锆还是一位优秀的“配角”，在先进陶瓷的生产中，添加少量的氧化锆也会给其它的陶瓷性能带来很大的提升。

氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷

ZrO₂的马氏体相变特性可以提高陶瓷材料的断裂韧度和抗弯强度，使其具有优良的力学性能。另外，氧化锆本身具有的低热导率和良好的抗热震性，也可以改善陶瓷材料的脆性问题。总结来说，增韧主要利用的是ZrO₂的马氏体相变的特性，吸收ZrO₂从四方结构向单斜结构转变时产生的破坏的能量，抑制裂纹的变化和延伸。

根据这一机理，将氧化锆引入到Al₂O₃陶瓷中，可制得氧化锆增韧氧化铝陶瓷（ZTA）。ZrO₂在Al₂O₃陶瓷中能起到相变增韧和微裂纹增韧的作用，对Al₂O₃陶瓷进行增韧补强，从而改善Al₂O₃陶瓷的韧性，因此，ZTA陶瓷成为结构陶瓷中最有前途的材料之一。

氧化锆对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

氧化镁具有良好的耐高温性能和电绝缘性，对碱性金属熔渣有较强的抗侵蚀能力，与镁、镍、铀、钍、锌、铝、铁、铜、铂等不发生化学反应，可用于制备冶炼金属的坩埚、浇注金属的注模、高温热电偶的保护管、高温炉的炉衬材料等。在温度剧变(即热震作用)的环境下，氧化镁陶瓷强度会大幅下降，发生剥落甚至脆裂，降低了氧化镁陶瓷服役的安全可靠性。因此，提高氧化镁陶瓷的抗热震性，延长其在高温下的使用寿命具有重要的实际意义。

薛宗伟等通过研究发现加入纳米单斜氧化锆可以提高氧化镁陶瓷的显微结构均匀性，降低烧结温度和促进试样的致密化；加入纳米单斜氧化锆的试样通过微裂纹增韧、相变增韧以及微裂纹偏转增韧提高氧化镁陶瓷的抗热震性。

氧化锆对超硬磨具用陶瓷结合剂的影响

低温陶瓷结合剂是制备高性能陶瓷结合剂超硬磨具（金刚石、立方氮化硼）的重要组成部分，其性能直接影响着超硬磨具的综合性能。超硬磨具用陶瓷结合剂的基本性能要求，强度高，软化熔融温度低，热膨胀系数小，高温下润湿性能好。另外，由于超硬磨粒硬度高，耐磨性好，而且大多数超硬磨具用陶瓷结合剂都是在比较高的回转速度下使用，为了保证磨粒能充分发挥其磨削性，要求超硬磨具用陶瓷结合剂必须有较高的强度。

侯永改等采用B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂体系作为基础陶瓷结合剂，添加不同含量的纳米ZrO₂作为添加剂，研究其含量对陶瓷结合剂结构与性能的影响。研究结果表明，随着纳米ZrO₂的增加，当含量在8%时，综合性能到达最佳，抗折强度为63.41MPa，洛氏硬度为129.8HRC，陶瓷结合剂的气孔分布均匀，微观结构良好。

李启泉等以Na₂O-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂基础玻璃加入ZrO₂来制备陶瓷结合剂，研究ZrO₂加入量对立方氮化硼磨具性能的影响。结果表明：随着ZrO₂含量的增加，高温流动性变差，且ZrO₂能够促进玻璃相析晶；当ZrO₂的含量为1%时，磨具试条的硬度达到HRB110.6，抗弯强度为68.23MPa，提高了27.9%，同时耐磨性急剧提高，磨耗比提高119%。

氧化锆对刚玉质陶瓷的影响

刚玉质陶瓷蓄热体具有化学稳定性好、耐高温、抗侵蚀、强度高等优点，但脆性大，抗热震性差。目前，关于纳米ZrO₂增韧刚玉质陶瓷及改善刚玉质陶瓷抗热震性的文献资料很多。

吴锋等对纳米氧化锆增韧刚玉质陶瓷蓄热体的性能进行了研究，发现纳米ZrO₂作为第二相粒子弥散分布于刚玉质陶瓷蓄热体的内部，提高了其强度和抗热震性；纳米ZrO₂的增韧效果与其引入时的晶型有关，引入的ZrO₂全部为立方晶型时不能发生相变增韧，仅发生微裂纹增韧，增韧效果小，而引入的ZrO₂存在适量四方和单斜晶型时通过相变增韧和微裂纹增韧的共同作用提高了刚玉质陶瓷蓄热体的韧性。

氧化锆对热压AlN陶瓷的显微结构与力学性能的影响

AlN陶瓷具有高热导率、优良的电学性能、低热膨胀系数等优点，常作为电路封装基板的理想材料。然而，与Si₃N₄和SiC等陶瓷材料相比，AlN陶瓷断裂韧性较低，这降低了其抗热震性能，并增加了其切削加工难度。

刘聪等通过添加纳米ZrO₂粉体，并结合Y₂O₃烧结助剂，采用热压烧结制备了AlN陶瓷。结果表明，加入ZrO₂后，热压AlN陶瓷的物相包含AlN主相、Al₅Y₃O₁₂晶界相以及ZrN新相。随着ZrO₂的加入，热压AlN陶瓷的维氏硬度基本没有变化，然而其断裂韧性逐渐提高。

氧化锆掺杂对BaTiO₃陶瓷结构和介电性能的影响

电子陶瓷作为电磁功能类陶瓷的一种，近些年来人们对其开发和研究十分关注。其中钛酸钡陶瓷由于具有介电常数高、铁电性能良好等优点被广泛应用于各种传感器、片式电容器等方面。然而纯钛酸钡的居里温度是120℃，导致其不能在室温下使用。为提高钛酸钡基陶瓷材料的介电性能，研究人员向其中掺杂各种氧化物，已经获得了部分掺杂氧化物与材料性能的关系。

郑玉等以BaCO₃、TiO₂、ZrO₂为原料，采用固相烧结法制备不同Zr含量的锆钛酸钡(BZT)陶瓷。发现BZT陶瓷随着ZrO₂掺量的增加晶粒生长逐渐规则，颗粒之间排列紧密，轮廓清晰，表面致密度高。在室温环境中Zr⁴⁺掺量为20%时，BZT陶瓷介电常数最大，介电损耗最小。

总结

除了以上几种陶瓷，很多研究者也研究了氧化锆在其它陶瓷中的影响，如何锦强等研究发现ZrO₂主要作为第二相存在于晶界中，会抑制晶粒的生长，不与ZnO晶粒发生反应；刘扬等研究发现ZrO₂能有效地促进BaCo_0.194Zn_0.116Nb_0.69O₃微波介质陶瓷在低温下烧结。

参考来源：

[1]薛宗伟等.纳米氧化锆对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

[2]侯永改等.纳米氧化锆对金刚石磨具用陶瓷结合剂结构与性能的影响研究

[3]吴锋等.纳米氧化锆增韧刚玉质陶瓷蓄热体的性能研究

[4]隋育栋.氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷制备工艺的研究进展

[5]李启泉等. ZrO₂对陶瓷结合剂CBN磨具性能的影响

[6]刘聪等. ZrO₂对热压AlN陶瓷的显微结构与力学性能的影响

[7]郑玉等. ZrO₂掺杂对BaTiO₃陶瓷结构和介电性能的影响

（中国粉体网编辑整理/山川）

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