1.氧化锆耐火材料
氧化锆从20世纪20年代初就被应用于耐火材料领域,直至今天在耐火材料领域仍然占有一席之地。
氧化锆坩埚
如前所述氧化锆的熔点高达2700℃,即使加热到1900多摄氏度也不会与熔融的铝、铁、镍、铂等金属,硅酸盐和酸性炉渣等发生反应,所以用氧化锆材料制作的坩埚能成功地熔炼铂、钯、钌、铯等铂族贵金属及其合金,亦可用来熔炼钾、钠、石英玻璃以及氧化物和盐类等。
氧化锆耐火纤维
氧化锆纤维是一种能够在1600℃以上超高温环境下长期使用的陶瓷纤维耐火材料,具有比氧化铝纤维、莫来石纤维、硅酸铝纤维等更高的使用温度和更好的隔热性能,并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、不易挥发、无污染。这些优异特性决定了氧化锆纤维是一种的耐火纤维材由南京理工大学攻关的氧化锆纤维技术目前已经取得比较成熟的制备工艺。
氧化锆窑炉材料
氧化锆作为耐火材料主要用在大型玻璃池窑的关键部位,早期使用的锆质耐火材料,其氧化锆含量仅为33%~35%,日本旭硝子公司研制成功含氧化锆94%~95%的锆质耐火材料,将其使用在玻璃窑顶部和关键部位,大大提高了玻璃窑的寿命。
将氧化锆熔融、吹制后得到大小不同的氧化锆空心球,制备各种隔热砖,避免了陶瓷纤维老化后的粉尘污染问题,主要生产厂家有洛阳耐火材料研究院和山东第二耐火材料厂。
2.氧化锆结构陶瓷
1975年澳大利亚R.G.Garvie以氧化钙为稳定剂制得部分稳定氧化锆,并利用氧化锆马氏体相变增韧的效应,提高了韧性和强度,极大的扩展了氧化锆在结构陶瓷领域的应用。
ZrO2增韧陶瓷实际上是由添加不同稳定剂组成的部分稳定ZrO2,其确定的晶体结构是以四方相(亚稳相)为主体的含有立方相和单斜相组成的多晶结构,它具有高的韧性、高的抗弯强度、高的硬度和耐磨性等特点,更显示出应用的广泛性。它在机械、电子、石油、化工、航天、纺织、精密测量仪器、精密机床、生物工程和医疗器械等行业有着广泛的应用前景。
由于部分稳定氧化锆具有低热导率、强度韧性好,低弹性模量,高抗热冲击性,高工作温度(1100℃),所以用于制造狄索尔发动机零件,内燃机零件。它具有小体积,重量轻,热效高,是一种有效的节能发动机。ZrO2
增韧陶瓷在内燃机中的应用是成功的。美国绝热发动机计划的目标是取消水冷系统,对燃烧室绝热,利用排出的热能,提高热效率,减少发动机重量。在绝热内燃机中,韧性氧化锆还可用做汽缸内衬、活塞顶、气门导管、进气和排气阀座、轴承、挺杆、凸轮、凸轮随动件和`活塞环等零件。陶瓷绝热内燃机的热效率已达到 48%(普通内燃机为 30%) 。陶瓷绝热内燃机省去了散热器、水泵、冷却管等 360 个零件,质量减少 191 ㎏,增韧陶瓷在转缸式发动机中用做转子。日本、美国、德国等一些技术发达国家用韧性氧化锆制作发动机。同时还用制造计算机驱动组件,密封件,航空发动机的散热叶片等。
部分稳定氧化锆具有高的硬度和耐磨性,所以氧化锆在磨介和磨具领域中有着广泛的应用:如球磨球和球磨机内部衬里和耐磨部件,拉丝模等。我国关于韧性陶瓷在磨介领域占一半以上,而其中氧化锆球占优势。
由于氧化锆没有磁性、不导电、不生锈、耐磨,所以在生物医学器械领域和刀具工具领域中应用很广:如用于医学手术刀和剪磁带等有磁性物质的制品,制作人造骨骼、人造关节、人工牙齿等。近来部分稳定ZrO2通过粉末冶金方法,制备避磁的手表表壳、耐腐的表件和其它仪表另件。用来制作切菜刀、剪刀、螺丝刀、榔头、锯、斧头等,既更适宜于切生吃食物和熟食。日本近来开发出高鈰氧化锆增韧陶瓷刀具,复合物用
Ce2O3
作稳定剂,以取代金属陶瓷,断裂韧性是金属的 3 倍,切削能力提高 1.5 倍。CeO2—ZrO2可以形成很寛范围的四方氧化锆固溶体相区。添加摩尔分数为
15~20%CeO2 可使四方相氧化锆的相变温度降低到 25℃以下。在军事上用作制造防弹盔甲等。在钢铁生产工业用的陶瓷扎辊和导辊,表面摩损很小。
结构陶瓷作为氧化锆的一个新型应用领域,目前越来越为人们所重视。中国目前的氧化锆结构陶瓷,有 70%的企业是由氧化锆铝陶瓷行业转化而来的。中国市场的部分稳定氧化锆的应用正处于起步发展阶段。主要为:光纤接插件及套管、氧化锆磨介、刀具、纺织及烟草机械承板等。其中磨介占据一半以上的份额。市场总量在
300~400 吨/年,其中用于光纤接插件插芯、套管、跳线的氧化锆等在 80~100 吨/年。长期以来,中国的部分稳定氧化锆的生产工艺不够完善、产品质量不高、粉末性能不好。另外,下家客户加工工艺未过关,所以,各使用客户只是?杂茫荒苷Sτ茫虼烁貌返拇蟛糠衷郾蝗毡静匪剂欤乇鹗且恍└叨诵幸担绻庀私硬寮透呒督峁固沾傻龋负醵际怯萌毡镜牟贰?
光纤接插件和光纤跳接线:
用陶瓷制作的光纤连接器与光纤跳接线是光纤网路中应用面最广并且需求量的光无源器件。单模多模活动光纤连接器中核心零件,其中主要部件—二氧化锆陶瓷套管(即连接器精密针),它所用的材料就是氧化钇 Y2O3
稳定的四方氧化锆粉末。