1. Производство циркониевой керамики
При приготовлении стабильного порошка ZrO2 можно использовать электрофузионный синтез (около 1000 ℃) и высокотемпературный синтез (1600 ~ 1650 ℃ в течение 4 часов). Реакция ZrO2, синтезированного электроплавлением, завершена, и часть или весь он представляет собой твердый кубический раствор. В ZrO2, синтезированном при высокой температуре, содержится определенное количество моноклинного ZrO2. Процесс стабилизации можно резюмировать следующим образом: смешайте и измельчите сырье чистотой > 96% и стабилизатор в шаровом фрезерном резервуаре в течение 8 ~ 24 часов, добавьте небольшое количество связующего и прессуйте их в зеленые блоки под давлением 60 ~ 100 МПа. Целью прессования заготовок является установление тесного контакта между порошком ZrO2 и частицами стабилизатора, что способствует реакции твердого раствора. После этого компакт нагревают при 1450 ~ 1800 ℃ в течение 4 ~ 6 часов для стабилизации твердого раствора и, наконец, стабилизированный спеченный блок измельчают до частиц различного размера. Спеченный компакт, стабилизированный при температуре выше 1800 ℃, нелегко измельчать. Керамику ZrO2 можно формовать методом затирки или методом сухого прессования. Во время формования затирки к мелкодисперсному материалу ZrO2 можно добавить небольшое количество арабской камеди (концентрация 10%) и дистиллированной воды около 20%, чтобы получить суспензию с хорошими характеристиками затирки. Прозрачную керамику можно приготовить горячим прессованием. Если в порошке много грубых частиц, объемная усадка невелика, а если много мелких частиц, плотность продукта высока. Температура обжига составляет 1650 ~ 1800 ℃, а сохранение тепла составляет 2 ~ 4 часа.2. Свойства и применение керамики Zr02
(1) Высокая твердость. Твердость Мооса 6,5, поэтому из него можно изготавливать инструменты для холодной штамповки, формовочные штампы, штампы для волочения проволоки, режущие инструменты и т. д. [caption id="attachment_1497" align="alignnone" width="750"]
керамический режущий инструмент[/caption](2) Высокая прочность и хорошая вязкость. Прочность на изгиб может достигать 2100 МПа при комнатной температуре и 1190 МПа при 1000 ℃. Прочность на изгиб лучшей закаленной керамики при комнатной температуре может достигать 2000 МПа, а KIC может достигать более 9 ~ 12 МПа · M1/2. Поэтому его можно использовать для изготовления компонентов двигателя, таких как толкатель, шатун, подшипник, гильза цилиндра, крышка поршня и т. д. (3) Полупроводник. ZrO2 обладает полупроводимостью при высокой температуре. Чистый ZrO2 является хорошим изолятором с удельным сопротивлением 1013 Ом ▪ См после добавления стабилизатора, поскольку валентность стабилизатора отличается от валентности Zr4, после замены в ZrO2 образуются вакансии кислорода для поддержания электрической нейтральности кристалла. В качестве заряженного дефекта вакансия ионов кислорода увеличивает проводимость ZrO2 при высокой температуре. Поскольку ZrO2 обладает этой характеристикой, его часто используют для изготовления высокотемпературных нагревательных элементов. Нагревательный элемент ZrO2 можно использовать на воздухе с максимальной температурой 2100 ~ 2200 ℃. (4) Коррозионная стойкость. ZrO2 очень стабилен в окислительной и восстановительной атмосфере. Цирконий представляет собой слабокислый оксид, который может противостоять эрозии кислого или нейтрального шлака (но подвергается эрозии щелочным шлаком). Поэтому его можно использовать в качестве специального огнеупорного материала, литейного отверстия и тигля для выплавки платины, палладия, родия и других металлов. Цирконий не смачивается расплавленным чугуном или сталью, поэтому его можно использовать в качестве футеровки стального ковша и проточного стального резервуара, а также в качестве соплового кирпича в непрерывной литой стали. (5) Чувствительные характеристики. После стабилизации образуется вакансия кислорода, поэтому его можно использовать в качестве датчика газа. Твердый электролит из диоксида циркония обладает характеристиками передачи ионов кислорода при определенных условиях. Он может быть изготовлен в виде твердоэлектролитной диафрагмы высокотемпературного топливного элемента, зонда для измерения содержания кислорода в жидкой стали и т. д.