二氧化鋯(ZrO2)可由鋯精礦（或工業(yè)氧化鋯）經(jīng)過(guò)化學(xué)處理制得。ZrO2具有兩種變體。在1000℃以下是單斜晶系ZrO2（比重是5.68），在1000℃時(shí)生產(chǎn)較致密的四方晶系的ZrO2（比重是6.10）。
1000℃ 單斜ZrO2 ——→ 四方ZrO2
單斜ZrO2 與四方ZrO2之間的轉(zhuǎn)變是可逆的快速轉(zhuǎn)變，在冷卻過(guò)程中該轉(zhuǎn)化伴生7%的體積膨脹，易使制品產(chǎn)生開(kāi)裂。為防止這種轉(zhuǎn)變作用，必須加入穩(wěn)定ZrO2結(jié)構(gòu)接近的（晶系相同、離子半徑相近）氧化物，如CaO、MgO、Y2O3、Nb2O3、CeO2等可以起穩(wěn)定ZrO2的作用，能和ZrO2形成立方晶系溶體而使ZrO2穩(wěn)定下來(lái)。通常認(rèn)為，加入CaO和 MgO作為穩(wěn)定劑較好，而以CaO最有效，MgO次之。CaO的加入量通常為3%~8%或更多一些，將混合物煅燒至1700℃，可使ZrO2穩(wěn)定下來(lái)。
ZrO2-CaO系立方固體溶體，雖較為穩(wěn)定，但在長(zhǎng)期加熱時(shí)亦會(huì)發(fā)生部分分解，而使ZrO2 失去穩(wěn)定作用。ZrO2-Y2O3固溶體與其他ZrO2固溶體相比，最主要優(yōu)點(diǎn)是在1100~1400℃長(zhǎng)期加熱不發(fā)生分解，但這類(lèi)氧化物稀缺，價(jià)格昂貴，只能局限于某些特殊要求的地方使用。為此，人們研究了多種符合穩(wěn)定劑，如ZrO2-MgO和ZrO2-CaO固溶體加入1%~2% Y2O3 即可顯著提高其抗熱震性。加入3%~5%Y2O3可以使固溶體完全不分解，而且具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和較低的線(xiàn)膨脹系數(shù)。
原料中的雜質(zhì)含量對(duì)ZrO<, SPAN style="FONT-STYLE: normal; FONT-FAMILY: '宋體'; COLOR: rgb(51,51,51); FONT-SIZE: 10.5pt; VERTICAL-ALIGN: sub; FONT-WEIGHT: normal; mso-spacerun: 'yes'">2的穩(wěn)定和對(duì)熔化金屬的玷污均有很大的影響，因此欲制出優(yōu)良性能的ZrO2制品，采用高純度的原料也是很重要的。
原料的粉碎是將ZrO2原料和穩(wěn)定劑按一定的配比，在橡膠襯里和金屬鋯球（或穩(wěn)定燒結(jié)ZrO2制成的球）的球磨機(jī)中共同濕粉碎到小于2μm。然后經(jīng)分離、干燥、打粉制成團(tuán)塊，并在1700℃下預(yù)燒，使之穩(wěn)定下來(lái)。再將穩(wěn)定的團(tuán)塊破碎，根據(jù)制品要求的性質(zhì)濕粉碎到要求的細(xì)度。用注漿法成型時(shí)，須將球磨料用鹽酸處理后，加蒸餾水清洗。清洗時(shí)加入0.3%（濃度為10%）的阿拉伯樹(shù)膠，作為顆粒清洗的沉降劑，清洗至PH值=6~7，經(jīng)烘干（水分小于0.15%時(shí)），即可配漿澆注。也可用酸性泥漿澆注成型，其PH值=2，含水量為28%~30%，小于5μm的顆粒在90%為適宜。如用壓制法成型時(shí)，須在制備好的一定顆粒和粉料的配料中加入粘結(jié)劑（磷酸、硼酸、糊精、或Zr(OH)2 等）制成坯料。成型后的磚坯經(jīng)干燥后在1700~2000℃下燒成。
在氧化物制品系統(tǒng)中，ZrO2具有許多優(yōu)良特性，如熔點(diǎn)高（2700℃ ），高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，化學(xué)穩(wěn)定性良好，高溫蒸氣壓和分解壓均較低，熱導(dǎo)率小，因而可以滿(mǎn)足高溫、高真空冶煉的許多純金屬和合金所需的技術(shù)要求。
ZrO2坩堝的最高使用溫度可達(dá)2500℃，能成功地熔煉鉑、鈀、釕、銫等鉑族貴金屬及其合金，亦可用來(lái)熔煉鉀、鈉、石英玻璃以及氧化物和鹽類(lèi)等。ZrO2制品可用作高溫爐襯。在鑄鋼工業(yè)中，由于它不被鋼水所浸潤(rùn)，在連續(xù)鑄鋼過(guò)程中已成功地用作鑄口磚。ZrO2熱電偶保護(hù)管可用來(lái)測(cè)定鋼水溫度和熔融金屬鉻的溫度，由于加入穩(wěn)定劑后因金屬離子間的價(jià)鍵不同，使固溶體形成空位，提高了高溫離子的導(dǎo)電性，因此可作為高溫爐（＞2000℃）的發(fā)熱元件。此外，ZrO2 材料還可用作原子反應(yīng)堆的反射材料。因此，它在冶金、熱工及其它工業(yè)的高溫技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域中有不容忽視的重要作用。
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本文“氧化鋯耐火材料介紹”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時(shí)間：2016-07-06 09:15:31
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