钇稳定氧化锆的制备方法及技术进步

孙 琪，张明栋，黄桂文，吴 江，叶雄伟

（1.江西晶安高科技股份有限公司，江西南昌 330508；

2.江西省锆资源综合利用工程技术研究中心，江西南昌 330508）

0 概述

氧化锆（ZrO2）是一种高熔点金属氧化物，化学性质非常稳定，具有耐磨、耐高温、耐腐蚀等特性。氧化锆因其具有抗热冲击性好、折射率高、热稳定性好等优良的力学性能，可作为新型结构和功能陶瓷材料在众多领域广泛应用。

ZrO2具有多晶型的相结构，低温为单斜晶系（m-ZrO2），高温为四方晶系（t-ZrO2），更高温度下为立方晶系（c-ZrO2），3 种晶型相互间的转化关系如下：

ZrO2在转变过程中由于不同晶系密度差异，伴随较大的剪切应变（8%）和体积变化（3%～5%）。加热时，单斜晶型转变为四方晶型会发生体积收缩；反之，会发生体积膨胀，这个可逆的相转变过程称为马氏体相变。由于晶型结构转变引起的体积效应很大，容易造成陶瓷材料开裂，从而限制了ZrO2的应用。

为稳定ZrO2的晶型结构，一般会在ZrO2体系中添加某些离子半径与Zr4+相近、性质相似的氧化物（如Y2O3、CaO、MgO、CeO2、Sc2O3或其他稀土氧化物），使其与ZrO2形成固溶体和复合体，改变晶体内部结构。稳定剂的加入，可使室温不稳定的氧化锆相转变为稳态或亚稳态，使其具有更优异的耐热、耐腐蚀和陶瓷增韧等特点[1]。

目前，研究较多的添加剂主要有两类，以Y2O3为代表的稀土金属氧化物和以CaO 为代表的碱土金属氧化物[2]。 与其他稳定剂相比，Y2O3烧结温度低、材料烧结性能好、致密度高。钇稳定氧化锆由于具有优良的力学性能、化学稳定性及良好的离子导电性被广泛应用于刀具、手机背板、齿科材料、智能穿戴、氧传感器和燃料电池等领域，是一种非常重要的结构和功能陶瓷材料[3]。……