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  • 发布日期:2019/04/28
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一、原料的制取和稳定


    氧化锆在地壳中约占0.026%,因为分布极为分散,所以感觉稀少。在自然界中主要有两种含锆矿石:斜锆石和锆英石。斜锆石中含ZrO280%-90%,最高品味可达90%-99%,但极为少见。锆英石中ZrO2在67%左右,主要杂质是二氧化硅。在锆矿中,常伴有0.5%-3%的带有放射性的氧化铪等成分,在提炼氧化锆的过程中很难将它分离干净。较纯的氧化锆粉末呈黄色和灰色,高纯的氧化锆粉呈白色。


    氧化锆有两种主要的同质异晶体:低温型的单斜结晶,密度为5.56g/cm3;高温型的四方结晶,密度为6.10g/cm3.单斜与四方两种晶型可以互相转化,可逆转化的温度在1000℃左右。伴随着晶型化约9%的体积突变,加热时由单斜结晶转变为四方结晶,体积收缩;冷却时由四方结晶转变为单斜结晶,体积膨胀。 ZrO2的变体膨胀曲线和差热分析曲线可见,这种收缩与膨胀并非发生在同一温度,前者发生在约1200℃,后者发生在1000℃附近。


    由于氧化锆有晶型转变和体积突变的特点,因此单用纯氧化锆就很难制造出烧结且又不开裂的制品。当向氧化锆中加入适量的阳离子半径与Zr4+离子半径相差在12%以内的氧化物,例如氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钇(Y2O3)、氧化铈(CeO2)等,经高温处理后就可以得到从室温直至2000℃以上都稳定的立方晶型的氧化锆固溶体,从而消除了在加热或冷却过程中的体积突变。这种立方固溶体的氧化锆就称为稳定氧化锆。制备稳定氧化锆的过程就叫氧化锆的稳定化。上述加入的氧化物称为稳定剂。如图5所示的立方氧化锆固溶体的稳定范围,稳定剂的有效加入量为:氧化镁的摩尔分数为16%-26%;氧化钙的摩尔分数15%-29%;氧化钇的摩尔分数7%-40%;氧化铈的摩尔分数大于13%。稳定剂视具体要求,可单独用一种或同时配入几种。


    氧化锆稳定化时,一般用含量大于96%的单斜氧化锆原料与稳定剂一起在瓷球磨筒内研磨混合8-24h,然后加入少量结合剂,在60-100MPa压力下压成坯块。压块的目的是使颗粒紧密接触,促进固相反应,有利于均匀稳定。根据具体工艺要求,坯块可在1450-1800℃的温度范围内进行稳定化。最后把稳定料粉碎至各种粒度的粉料。在1800℃稳定的坯块不易细磨,所以一般用作模压成型时的骨料或者等离子喷涂用的颗粒料。氧化锆陶瓷


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