氧化鋯是20世紀70年代發展起來的新型結構陶瓷材料，由于具有耐磨損、耐腐蝕(shi)、強(qiang)度大、熔點高(gao)等特性，在冶金、電子(zi)、化(hua)工、機械等領域有著廣泛(fan)的(de)應用(yong)。在不(bu)同(tong)條(tiao)件(jian)下(xia)，氧(yang)化(hua)鋯有三種不(bu)同(tong)的(de)晶型(xing)存(cun)在：立方相(xiang)（c-ZrO2）)、四(si)方相(xiang)（t-ZrO2）和單斜(xie)相(xiang)（m-ZrO2）以(yi)上3種晶型(xing)存(cun)在于不(bu)同(tong)的(de)溫度范圍，并可以(yi)相(xiang)互轉化(hua)。

      圖1 氧化鋯晶體結構

      （左：立方相；中：四方相；右：單斜相）

      氧(yang)化鋯陶瓷(ci)材(cai)(cai)料(liao)作為先進陶瓷(ci)中最重(zhong)要(yao)(yao)的一類(lei)材(cai)(cai)料(liao)，是(shi)現代高(gao)新技(ji)術產業發展重(zhong)要(yao)(yao)基(ji)礎材(cai)(cai)料(liao)。尤其是(shi)納米氧(yang)化陶瓷(ci)以(yi)其特(te)殊的結(jie)構和性能，已成(cheng)為產業關注的熱點(dian)。下(xia)面(mian)小編簡要(yao)(yao)就制(zhi)備納米氧(yang)化鋯陶瓷(ci)所需(xu)的粉體(ti)材(cai)(cai)料(liao)進行介紹。

      1、Ni-P包覆納米(mi)氧化鋯復(fu)合粉體(ti)

      Ni-P包覆納(na)米(mi)(mi)(mi)氧(yang)化(hua)鋯復合粉(fen)(fen)體(ti)制(zhi)備工藝過(guo)程是首先利(li)用(yong)(yong)化(hua)學沉淀(dian)法(fa)制(zhi)備了納(na)米(mi)(mi)(mi)ZrO2粉(fen)(fen)體(ti)，然(ran)后采用(yong)(yong)化(hua)學鍍方法(fa)制(zhi)備了Ni-P包覆納(na)米(mi)(mi)(mi)ZrO2粉(fen)(fen)體(ti)。由(you)于ZrO2在化(hua)學鍍鎳(nie)溶(rong)(rong)液中不具備自催化(hua)活性，必須對ZrO2納(na)米(mi)(mi)(mi)粒子(zi)進行前處理，一(yi)般(ban)采用(yong)(yong)一(yi)步(bu)鈀催化(hua)法(fa)，Pd2+直接(jie)吸(xi)附在ZrO2粉(fen)(fen)體(ti)表(biao)面(mian)上，然(ran)后在還原性溶(rong)(rong)液中將Pd2+還原成金(jin)屬鈀，這樣的納(na)米(mi)(mi)(mi)粉(fen)(fen)體(ti)表(biao)面(mian)就具有(you)了化(hua)學鍍鎳(nie)所具有(you)的催化(hua)活性。一(yi)般(ban)對于非導(dao)電性能的粉(fen)(fen)體(ti)預(yu)處理過(guo)程采用(yong)(yong)敏化(hua)-活化(hua)兩(liang)步(bu)法(fa)。但是兩(liang)步(bu)法(fa)處理后，殘(can)留在粉(fen)(fen)體(ti)中的亞鎳(nie)離(li)子(zi)很難除去，常(chang)常(chang)給(gei)粉(fen)(fen)體(ti)的活性帶來不利(li)影響，目前用(yong)(yong)一(yi)步(bu)鈀催化(hua)法(fa)和原位鈀等預(yu)處理。

      目前，Ni-P包覆納米氧化(hua)鋯復合粉體制備的陶瓷材料在半導體納米材料中得(de)到越來越廣泛(fan)的應用和研(yan)究(jiu)。

      圖2 Ni-P包覆納米氧化鋯復合粉體SEM圖

      ;2、氧化鋯增韌氧化鋁(lv)陶瓷復(fu)合粉體

      氧(yang)化(hua)鋯增(zeng)(zeng)(zeng)韌(ren)(ren)(ren)氧(yang)化(hua)鋁陶瓷是目前人(ren)們(men)研究最廣(guang)泛的(de)(de)(de)結構陶瓷材(cai)料(liao)之一。氧(yang)化(hua)鋯增(zeng)(zeng)(zeng)韌(ren)(ren)(ren)氧(yang)化(hua)鋁陶瓷的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)韌(ren)(ren)(ren)機理(li)是基體(ti)晶粒的(de)(de)(de)細化(hua)、相變韌(ren)(ren)(ren)化(hua)、微(wei)(wei)裂(lie)紋(wen)增(zeng)(zeng)(zeng)韌(ren)(ren)(ren)、裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)轉向與分叉。氧(yang)化(hua)鋯增(zeng)(zeng)(zeng)韌(ren)(ren)(ren)氧(yang)化(hua)鋁陶瓷的(de)(de)(de)性(xing)能主要(yao)由(you)其(qi)在燒結過程中(zhong)形成的(de)(de)(de)顯(xian)微(wei)(wei)結構，而顯(xian)微(wei)(wei)結構又主要(yao)由(you)原料(liao)的(de)(de)(de)粉(fen)(fen)體(ti)狀態來決定(ding)，所(suo)以(yi)有目的(de)(de)(de)地進行粉(fen)(fen)體(ti)制(zhi)備(bei)和(he)粉(fen)(fen)體(ti)性(xing)能調控、處理(li)，以(yi)制(zhi)備(bei)優質(zhi)Al2O3/ZrO2納(na)米復合陶瓷粉(fen)(fen)體(ti)是制(zhi)備(bei)性(xing)能優異氧(yang)化(hua)鋯增(zeng)(zeng)(zeng)韌(ren)(ren)(ren)氧(yang)化(hua)鋁陶瓷的(de)(de)(de)前提。Al2O3/ZrO2納(na)米復合陶瓷粉(fen)(fen)體(ti)制(zhi)備(bei)方法主要(yao)有機械混合法、多相懸浮液混合法、溶膠(jiao)-凝膠(jiao)法、化(hua)學沉淀(dian)法等。

      氧化鋯增韌氧化鋁復合陶瓷系統中，氧化鋁是一種高強度的基體，填隙的氧化鋯提供相變增韌機制，利用ZrO2的相變特性對陶瓷材料進行增韌仍是今后陶瓷增韌研究的主要課題之一。

      氧(yang)化(hua)鋯(gao)增(zeng)韌(ren)氧(yang)化(hua)鋁復(fu)合陶瓷(ci)具有(you)優良的抗(kang)腐蝕性、抗(kang)熱(re)振性、較高的強度和韌(ren)性，具有(you)廣泛的應用前景。用氧(yang)化(hua)鋯(gao)增(zeng)韌(ren)氧(yang)化(hua)鋁復(fu)合陶瓷(ci)可以制作陶瓷(ci)刀具用來實現對鑄鐵(tie)和合金的加工(gong)，還可以制成(cheng)工(gong)程(cheng)陶瓷(ci)的界面(mian)結構，以延長工(gong)程(cheng)材料(liao)的使用壽命，用氧(yang)化(hua)鋯(gao)增(zeng)韌(ren)氧(yang)化(hua)鋁可以制成(cheng)耐磨(mo)瓷(ci)球，因為氧(yang)化(hua)鋁陶瓷(ci)材料(liao)具有(you)良好(hao)的生物相容性，還可以作為生物醫(yi)用材料(liao)，用于硬組織（牙齒）的重建和修(xiu)復(fu)。

      3、氮化(hua)硼-氧化(hua)鋯復合粉體

      氮(dan)化硼(peng)-氧(yang)化鋯復合粉體制(zhi)(zhi)備(bei)是利用(yong)機械混(hun)合法，以氮(dan)化硼(peng)、氧(yang)化鋯和添加(jia)助劑為主要原(yuan)料，經混(hun)合配料后在(zai)酒(jiu)精介質中球(qiu)磨混(hun)料，干燥后制(zhi)(zhi)備(bei)得到復合粉體。其(qi)后裝模在(zai)熱壓燒(shao)結爐中燒(shao)成氮(dan)化硼(peng)氧(yang)化鋯復合陶瓷。由(you)純氮(dan)化硼(peng)本身燒(shao)結能力(li)差，難以燒(shao)結致密化，一般(ban)情(qing)況下需添加(jia)CaO、B2O3、Al2O3、ZnO等作為燒(shao)結助劑。

      圖3 氮化硼-氧化鋯復合陶瓷

      氮化硼-氧化鋯復合陶瓷具有高強度、高韌性、高導熱、低膨脹，以及具備與熔融金屬呈現化學惰性、化學腐蝕性等優良的物化性能，另外，產品還具有優良的抗熱震、抗侵蝕、耐磨性和易加工等性能，使得該材料可適用于薄帶連鑄側封板、噴射成形導液管、金屬噴絲用噴嘴、連鑄功能耐火材料等多個領域。

      ;4、t-ZrO2-TiN納米復合(he)粉體(ti)

      t-ZrO2-TiN納米復合粉(fen)(fen)體是利(li)用(yong)化(hua)(hua)(hua)學沉(chen)淀(dian)法以ZrOCl2·8H2O、Y（NO3）·6H2O、Ti（SO4）2為原料，以氨水作沉(chen)淀(dian)劑，經(jing)(jing)化(hua)(hua)(hua)學共沉(chen)淀(dian)得(de)(de)到(dao)ZrO2-TiO2-Y2O3系統的(de)水合氫(qing)氧化(hua)(hua)(hua)物膠體。除(chu)去雜質離子(zi)脫(tuo)水后經(jing)(jing)高(gao)溫煅燒從而獲得(de)(de)t-ZrO2-TiO2-Y2O3細粉(fen)(fen)，采用(yong)氨氣還原氮化(hua)(hua)(hua)法，在流(liu)動的(de)氨氣氛下原位反(fan)應生成氮化(hua)(hua)(hua)鈦，同時保持四方相氧化(hua)(hua)(hua)鋯含量和(he)結構不變，通過高(gao)溫下選性氮化(hua)(hua)(hua)反(fan)應即(ji)可得(de)(de)到(dao)產物，經(jing)(jing)表征氮化(hua)(hua)(hua)后復合粉(fen)(fen)體中(zhong)t-ZrO2的(de)粒徑為50～70nm，氮化(hua)(hua)(hua)效果可達到(dao)98%以上(shang)。

      TiN與(yu)絕大部分(fen)重要(yao)的(de)工(gong)程陶瓷(ci)材(cai)(cai)料(liao)都有良(liang)好的(de)相容性，將(jiang)TiN引入四方多晶氧化鋯材(cai)(cai)料(liao)中，利(li)(li)用(yong)TiN的(de)高(gao)(gao)(gao)熔點，高(gao)(gao)(gao)硬度(du)來提高(gao)(gao)(gao)材(cai)(cai)料(liao)的(de)耐磨性能(neng)和硬度(du)并(bing)能(neng)起到補強增(zeng)韌的(de)效(xiao)果還可以利(li)(li)用(yong)TiN的(de)高(gao)(gao)(gao)導(dao)電性，采用(yong)電火花加工(gong)技(ji)術將(jiang)材(cai)(cai)料(liao)加工(gong)成復雜形狀(zhuang)的(de)器件。

      5、納(na)米(mi)鈰鋯復合氧化物粉體

      納米鈰(shi)鋯復(fu)合氧(yang)化物粉體制備(bei)方法(fa)(fa)主要(yao)有高(gao)溫焙燒(shao)法(fa)(fa)、溶膠-凝膠法(fa)(fa)、共沉淀法(fa)(fa)、水熱(re)法(fa)(fa)和固相(xiang)反(fan)應法(fa)(fa)等。高(gao)溫焙燒(shao)法(fa)(fa)是(shi)在在水-乙醇溶劑中，由干燥的Al（NO3）3·9H2O·Ce（NO3）3·6H2O和單斜相(xiang)二(er)氧(yang)化鋯納米粉體組(zu)成的懸浮(fu)液，經高(gao)溫熱(re)分解，制備(bei)出了粒度小(xiao)于100μm的Al2O3摻雜(za)CeO2包覆單斜相(xiang)二(er)氧(yang)化鋯復(fu)合粉體。

      圖4 納米鈰鋯氧化物材料應用于汽車尾氣處理

      納米鈰鋯復合氧(yang)(yang)化物(wu)材料(liao)作為(wei)助催(cui)化劑使用(yong)(yong)，主要(yao)用(yong)(yong)于汽車領域(yu)尾(wei)氣處(chu)理，具備高(gao)溫穩定性好、高(gao)氧(yang)(yang)化還(huan)原能(neng)力(li)、高(gao)儲氧(yang)(yang)放(fang)氧(yang)(yang)能(neng)力(li)。

      參考文獻：

      1、柴楓，徐凌，廖運茂等，氧化鋯(gao)增韌的(de)納米復(fu)合(he)滲透陶瓷粉體的(de)合(he)成研究(jiu)，臨床口腔醫學。

      2、黃向東，翟(zhai)華嶂，李建保等(deng)，選(xuan)擇性氮化法(fa)制備(bei)t-ZrO2-TiN納米復合粉體，硅酸鹽學報。