氧化鋯陶瓷結構件以氧化鋯（ZrO2）為主體材料，高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損，是具有優良導電性能的無機非金屬材料。為什么氧化鋯陶瓷比一般的陶瓷結構件更耐磨耐摔？諾一精密陶瓷為您分享：

為什么氧化鋯陶瓷比一般的陶瓷結構件更耐磨耐摔

氧化鋯粉末進行一系列加工后，可變成各種陶瓷結構件以及陶瓷棒，陶瓷板等。

在常壓下，純 ZrO2 共有三種晶態：單斜（Monoclinic）氧化鋯（m-ZrO2）、四方（Tetragonal）氧化鋯（t-ZrO2）和立方（Cubic）氧化鋯（c-ZrO2），上述三種晶型存在于不同的溫度范圍，并可以相互轉化：

ZrO2四方相與單斜相之間的轉變是馬氏體相變，由于四方相轉變為單斜相時有 3~5%的體積膨脹和 7~8%的切應變。因此，純 ZrO2 制品往往在生產過程（從高溫到室溫的冷卻過程）中會發生 t-ZrO2 轉變為 m-ZrO2 的相變并伴隨著體積變化而產生裂紋，甚至碎裂，因此無多大的工程價值。

但是，當加入適當的穩定劑（如 Y2O3,MgO2,CaO,CeO2 等）后，可以降低 c-ZrO2 →t-ZrO2 與 t-ZrO2→ m-ZrO2 的相變溫度，使高溫穩定的 c-ZrO2 和 t-ZrO2 相也能在室溫下穩定或亞穩定存在。

當加入的穩定劑足夠多時，高溫穩定的 c-ZrO2 可以一直保持到室溫不發生相變。進一步研究發現氧化鋯發生馬氏體相變時伴隨著體積和形狀的變化，能吸收能量，減緩裂紋尖端應力集中，阻止裂紋的擴展，提高陶瓷韌性。因此氧化鋯相變增韌陶瓷的研究和應用得到迅速發展。

氧化鋯相變增韌陶瓷有三種類型，分別為部分穩定氧化鋯陶瓷，四方氧化鋯多晶體陶瓷及氧化鋯增韌陶瓷：

1.部分穩定氧化鋯陶瓷

當ZrO2 中穩定劑加入量在某一范圍時，高溫穩定的 c-ZrO2 通過適當溫度下時效處理使 c-ZrO2 大晶粒（c 相）中析出許多細小紡錘狀的 t-ZrO2（t 相）晶粒，形成 c 相和 t 相組成的雙相組織結構。其中 c 相是穩定的而 t 相是亞穩定的并一直保存到室溫。在外力誘導下有可能誘發 t 相到 m 相的馬氏體相變并伴隨體積膨脹，耗散部分能量、抵消了部分外力從而起到增韌作用，稱為應力誘導相變增韌。這種陶瓷稱之為部分穩定氧化鋯(partiallystabilized zirconia，PSZ)，當穩定劑為CaO、 MgO、Y2O3 時，分別表示為 Ca-PSZ、 Mg-PSZ、Y-PSZ 等。

2.四方氧化鋯多晶體陶瓷

當ZrO2 中穩定劑加入量控制在適當量時可以使 t-ZrO2 以亞穩狀態穩定保存到室溫，那么塊體氧化鋯陶瓷的組織結構是亞穩的 t- ZrO2 細晶組成的四方氧化鋯多晶體稱之為四方氧化鋯多晶體陶瓷(tetragonalzirconia polycrystal，TZP)。在外力作用下可相變 t-ZrO2 發生相變，增韌不可相變的 ZrO2 基體，使陶瓷整體的斷裂韌性改善。當加入的穩定劑是Y2O3、CeO2，則分別表示為 Y-TZP、Ce-TZP 等。

3.氧化鋯增韌陶瓷

如果在不同陶瓷基體中加入一定量的 ZrO2 并使亞穩四方氧化鋯多晶體均勻的彌散分布在陶瓷基體中，利用氧化鋯相變增韌機制使陶瓷的韌性得到明顯的改善。這種氧化鋯相變增韌陶瓷稱為氧化鋯(相變)增韌陶瓷(ZirconiaToughened Ceramics，ZTC)。如果陶瓷基體是Al2O3 、莫來石（Mullite）等，分別表示為 ZTA、ZTM 等。

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