因添加的相穩定劑量的不同，氧化鋯可根據立方晶相區以及緊鄰的正方雙相區中產生的不同微結構及性質，分為四種，安定化氧化鋯包含了其中兩種：①完全安定化氧化鋯（fully stabilized zirconia, FSZ）：材料中所含的晶相完全是立方晶相，具有良好的氧離子傳導特性，常作為氧分壓監測材料；②部分安定化氧化錯（partially stabilized zirconia, PSZ）：顆粒內部析出微細的正方增韌相，分布在立方晶相的基底中。基底的晶粒尺寸約30~60μm，增韌相的晶粒僅有50~250nm。由於正方晶具有相變增韌特性，因此PSZ具有很高的韌性。
基本介紹
- 中文名：安定化氧化鋯
- 外文名：stabilized zirconia
- 套用領域：陶瓷
- 特性：良好的氧離子傳導特性或韌性
相關概念——氧化鋯
氧化鋯( zirconia)的晶體結構具有三種同素異構體，分別為單斜晶( monoclinic)、正方晶( tetragonal)及立方晶( cubic)結構。在<850℃低溫時，氧化鋯呈現對稱性較差的單斜晶；隨著溫度的上升在850~1000℃，晶相轉變成對稱性較佳的正方晶；到更高溫2370℃，會轉變成立方晶相；2680℃達到氧化鋯的熔融溫度，但這些相變化溫度會受到加入其他氧化物(例如氧化釔)而影響，例如立方晶相氧化鋯加入8mol氧化釔，立方晶會被穩定到室溫，因此雙成分的相轉變溫度有明顯的變化。
由於氧化鋯經高溫處理冷卻至室溫時，正方晶相會轉換為單斜晶相,而且伴隨著4.5%的體積膨脹，此現象稱為麻田相變( Martensitic transformation)，造成了氧化鋯機械性質的大幅提升，在結構套用上有重要突破。簡單地講，氧化鋯材料可通過相穩定劑( phase stabilizer)的添加，來降低正方晶相( tetragonal phase)的轉換溫度，使高溫的正方晶相保存至室溫。其中，以添加3mol%氧化釔的氧化鋯具有最佳的強度及韌性性質，添加8mol%氧化釔的立方氧化鋯具有最佳的離子電導性。
因添加的相穩定劑量的不同，氧化鋯可根據立方晶相區以及緊鄰的正方雙相區中產生的不同微結構及性質，分為四種，除了概述中介紹的完全安定化氧化鋯及部分安定化氧化鋯外，還有氧化鋯增韌陶瓷( zirconia toughened ceramics, ZTC)：氧化鋯以第二相的方式與其他材料形成複合材料，如
，玻璃等，正方晶存在於晶粒內部或晶界處，以提供相變增韌的機會，提高材料的機械性質；正方氧化鋯多晶體( tetragonal zirconia polycrystals, TZP)：具相變增韌陶瓷系統，主要是以添加3.0mol%
為主。Y-TZP材料具細晶粒(0.3μm)，晶粒大小遠小於PSZ，且晶界契合性佳，強度可達1200MPa。
