氧化锆制备技术的研究现状与进展张铭媛1, 2，康娟雪1, 2，普婧1, 2，黄秀兰1, 2，段利平1, 2，彭金辉1, 2, 3，陈菓1, 2, 3, *
（1.云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室，云南民族大学，云南昆明650500；2.云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心，云南民族大学，云南昆明650500；3. 非常规冶金教育部重点实验室，昆明理工大学，云南昆明650093）
摘要：氧化锆被广泛用作高温、负载及侵蚀性介质条件下的抗磨损结构构件，对工业生产具有重要意义。现今生产氧化锆的稳定化制备工艺较多，现对几种常见的制备氧化锆的生产技术进行了介绍，并分析了这些制备技术的优势，化学法制备出的氧化锆粒径分布均匀且方法简单易行。溶胶-凝胶法生产的氧化锆粒径小、单分散性能优异。水热法生产出的氧化锆粒径小、纯度高。电熔法生产的氧化锆杂质含量低，致密度高且生产工艺简单。微波热处理制备的氧化锆反应时间短、升温速率快、能耗小。氧化锆的多种制备工艺技术使得其性能应用更加的多样化。
关键词:氧化锆；化学法；溶胶-凝胶法；水热法；电熔法；微波热处理
中图分类号：TF841.4文献标识码：A 文章编号：
Research status and progress of zirconia preparation
technology
ZHANG Mingyuan 1, 2, KANG Juanxue 1, 2, PU Jing 1, 2, HUANG Xiulan 1, 2,
DUAN Liping 1, 2, CHEN Guo 1, 2, 3, *
(1. Key Laboratory of Resource Clean Conversion in Ethnic Regions, Education Department
of Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China;
2. Joint Research Centre for International Cross-border Ethnic Regions Biomass Clean Utilization
in Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China; 3. Key Laboratory of Unconventional Metallurgy, Ministry of Education, Kunming University of Science and Technology,
Kunming Yunnan, 650093, China)
Abstract:Zirconia was widely used as an anti-wear structural element under high temperature, load and aggressive media conditions and was of great importance to industrial manufacture. The current manufacture of zirconia was more stabilization of the preparation process, several common preparation of zirconia manufacture technology were introduced and analyzed the advantages of these preparation techniques, the zirconium oxide prepared by chemical method uniform particle size distribution and the method was simple and easy to do. Sol-gel method to produce fine powder particles, monodisperse excellent stability of zirconia powder. Hydrothermal production of zirconium oxide was small particle size, high purity. Fused zirconium oxide produced by low content of impurities, high density and production process was simple. Zirconia prepared by microwave heat treatment has short reaction time, fast heating rate and low energy consumption. The various preparation technology of zirconia makes its application more diversified.
Keywords:zirconia; chemical method; sol-gel method; hydrothermal method; electrofusion; microwave heat treatment
1前言
氧化锆（ZrO2）是一种耐高温、耐腐蚀、高硬度的一种材料。氧化锆在2680℃时为熔融状态，摩氏硬度为8.5，导热系数为2.09W/（m·k），具有熔点高、热导率低等物理性质。氧化锆是一种弱碱性氧化物，具有与碱性溶液和大部分酸性溶液（热浓H2SO4、HF及H3PO4除外）不发生反应，与硫化物、磷化物等也不发生反应的化学性质[1]。由于其优良的物理及化学性质，而被广泛应用于耐火材料领域。
氧化锆作为高档优质耐火材料用于氧化锆定径水口、氧化锆滑板砖、氧化锆熔铸砖和氧化锆空心球等方面。除传统用于耐火材料和陶瓷颜料外，其在生物陶瓷、电子陶瓷、功能陶瓷和结构陶瓷等高科技范畴也获得普遍使用。随着氧化锆的应用范围不断延伸，对氧化锆的微观结构和特性的研究也受到广泛的关注。
自然界中的锆和铪是共生金属，同时伴有少量铁、硅、铝、钛等金属元素。在工业中，氧化锆粉体需经过化学提纯、水热反应、水解反应以及电熔熔炼等过程制得[2]。由于氧化锆在加热或冷却过程中其晶型会发生马氏体相变，导致在不同的温度下，氧化锆以单斜晶系（m-ZrO2）、四方晶系（t-ZrO2）和立方晶系（c-ZrO2）三种同质异形体存在（如图1），从而可形成部分稳定氧化锆。
(a)立方相(b)四方相(c)单斜相
图1 氧化锆的三种晶型
Fig.1 Three crystal forms of zirconium oxide
因马氏体相变而产生的部分稳定氧化锆（PSZ）就具有高的导热性率、低的热膨胀系数和良好的热抗震性等特性，使其成为新材料领域中的重要基础原料。其典型性能见表1。
表1 部分稳定ZrO2材料的典型性能
Table 1 Typical properties of partially stabilized ZrO2 materials
由此可见，开展氧化锆材料微观结构和性能的探究，对进一步扩展氧化锆在结构材料和功能材料的应用具有重要的理论依据和实践基础。
2氧化锆的生产工艺
2.1化学法
化学法生产氧化锆：将锆英石与适宜比例的碱溶液充分混匀后，加入到有可溶性盐稳定剂的混合溶液中，并控制调节pH值，形成Zr5O8(SO4)2·H2O沉淀，再经过煅烧获得稳定的氧化锆粉体。反应式为：
ZrOCl2+2NH4OH+(n+1)H2O→Zr(OH)4·nH2O↓+2NH4Cl (1) Zr(OH)4·nH2O→ZrO(O H)2+nH2O (2) 余鑫萌等人[3]在一定的温度条件下，将溶液中的杂质与添加剂进行反应生成气体排出，得到的氧化锆产物纯度大于99％，该生产工艺既降低了生产成本，又提升了产品质量。郭贵宝[4]、安胜利[5]等人采用ZrCl2·8H2O和Y2O3为主要原料，将反相微乳法和碳吸附法两种方法结合操作，减少了颗粒在沉淀、分离、干燥时的团聚和高温焙烧时的烧结，制备得到粒径小、团聚强度低的氧化钇稳定氧化锆纳米粉体，在700℃温度下进行焙烧后得到四方相氧化锆粉体的比表面积为97.4m2/g,平均粒径为9nm。马中义等人[6]以一定浓度ZrOCl2水溶液为原料，氨水为沉淀剂，控制pH值在9～10之间，采用化学沉淀法，通过控制沉淀物的焙烧温度和时间，可得到三种单一形态的氧化锆产物，其中t-ZrO2形态产物的表面具有较强的碱位，有助于ZrO2参加催化作用，表现出高的反应活性，且对分子活化和转化具有较大影响。吴明强等人[7]以氢氧化锆为原料，氨水为沉淀剂，采用化学沉淀法，在温度条件为55℃下，反应30min后，再在室温下陈化12h，得到的二氧化锆粉体，平均粒径达1.3μm，且比表面积大，粉体无团聚现象。
化学法生产氧化锆的优点在于制备方法较简单易行，产量较大，生产出的氧化锆制品纯度高、杂质少，且稳定剂在氧化锆中的分散较均匀[8]。
2.2溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法生产氧化锆：该法以正丁醇锆和异丙醇钇为原料，将两者进行混合均匀后,加入到乙醇溶液中，形成透明的溶胶，再在一定温度条件下对其进行水热解得到Zr(OH)4[Y(OH)3]溶胶，经老化、干燥和煅烧后得到ZrO2（Y2O3）粉体。
宋艳玲等人[9]采用Sol -Gel 法,用Zr(OH)4为原料在焙烧温度为600℃的条件下，采用流动氮气气氛对醇凝胶进行干燥，所获得的纳米二氧化锆相比于静态空气处理所获得的纳米二氧化锆具有粒径小于25nm，比表面较大的优点，其样品的SEM照片如图2所示。徐黎岭等人[10]以正丁醇锆为原料，硝酸作为催化剂，通过控制其水解和聚合速率得到的干凝胶，再以100℃/h的升温速度将干凝胶升温至1200℃，热处理2h后得到的ZrO2以单斜相的形式稳定存在。SS And等人[11]采用
溶胶-凝胶技术合成的纳米晶体氧化锆，在室温下其亚稳态四方相稳定在具有非球形形态的纯ZrO2纳米区域内且尺寸为15-45nm。L Boulos等人[12]采用溶胶-凝胶浸涂法制备出的ZrO2亚麻纤维，其水接触角为107°，显著降低了亚麻纤维的吸水能力。同帜等人[13]以硝酸锆为原料，并加入PV A溶液和GL溶液进行回流混合，得到稳定的透明溶胶后，再在马弗炉中以一定的温度进行煅烧，得到的氧化锆薄膜热稳定性好，且孔径小，其BJH中值孔径为9.74619nm。赵志龙等人[14]采用溶胶-凝胶法，以ZrOCl2･8H2O为原料，NH3･H2O和NaOH溶液为沉淀剂，向ZrOCl2･8H2O中滴加氨水，并控制pH达到9时，停止滴加，并静置24h后得到氢氧化锆凝胶，再经1000℃煅烧得到的氧化锆粉体，无团聚或少团聚现象，且粉体中四方相的含量可达45.8％。
图2 600℃下样品的SEM照片[9]
Figure 2 SEM image of the sample at 600 °C[9]
溶胶-凝胶法得到的产物粒径分布均匀，稳定氧化锆粉体的粒子为圆球形，且该法的生产过程操作较为简单。
2.3水热法
水热法制备氧化锆：指在密封的压力容器中原料与水溶液或水蒸气等流体进行的高温高压分解反应。氧化锆在水热的条件下能够加快离子反应和促进加水分解，得到水合溶胶，经洗涤、过滤、干燥得到产品。
杨连弟等人[15]采用水热法在温度为200℃条件下，在氢氧化锆液体中滴入氨水作为沉淀剂进行水热反应，水热保温时间3h后再进行固液分离、干燥得到产品，制得的氧化锆晶体粒径约10nm且分布均匀。代文双等人[16]采用水热法，以氧氯化锆作为原料，0.1mol/L的NaOH溶液作为矿化剂，在温度为180℃，溶液pH=10的条件下，水热反应5h，制备得到的氧化锆粉体，结晶度最佳，且其研磨后获得
的氧化锆超细粉体产率达82.4％。Y Murase等人[17]将尺寸为6510nm的Zr(OH)4
和ZrO2颗粒的混合物在温度为200℃的0.25-1.5mol/L H2SO 4溶液中进行水热处理3h后可得到长度为10-30nm的短的ZrO2纤维。梁新杰等人[18]采用水热-水解复合法将氧氯化锆和碳酰二胺混合并在150℃温度下水热3h，再进行水解反应，并于1140℃温度下煅烧2h，干燥后获得的粉体尺寸形貌均一、晶粒细小。
水热法生产的氧化锆优点在于晶体粒度细微可控、粉体的形状形态可控、获得的粉体纯度高，而且环境问题少，节约能源。
2.4电熔法
电熔法制备氧化锆：以锆英砂为原料，碳为还原剂，通过添加一定比例的催化剂或稳定剂，在高温电弧的作用下，根据ZrO2和SiO2的熔点差异，使锆英砂分解还原并除去硅、钛、铁等杂质元素，在较短时间内生产出高纯氧化锆和硅微粉。其反应式如下：
ZrSiO4→ZrO2+SiO2 （3）
SiO2+C→SiO↑+CO↑ （4）
2SiO+O2→2SiO2 （5）
包晓刚等人[19]利用卤化铵盐对电熔氧化锆进行去杂提纯，使氧化锆中的硅、铝、钛、钙等杂质转化成高温下自动挥发的化合物逸出，将锆英砂与碳素还原剂的重量比以7～11:1，从而达到去杂提纯氧化锆的目的，所制备出的电熔氧化锆纯度高达99.9％以上，提高了原料的利用率。田丰[20]在制备电熔氧化锆烧结的过程中，加入一定量的氧化钇，使其与ZrO2反应形成Y2O3-ZrO2二元体系，起到钉扎作用，使得到的氧化锆产物密度达到5.61g/cm3，产物晶粒细密，无残留气孔。郭胜惠等[21]将电熔氧化锆在1723K的焙烧温度下，并保持240min的时间，其晶体化合物中的立方相部分转化为单斜相，两相间稳定存在，部分稳定氧化锆焙烧前和焙烧后的XRD图如图3所示。齐凤元等[22]通过电熔氧化锆获得氧氯化锆，从而得到性能良好的制取二氧化锆的中间原料，减少经济损耗，且有利于环保。
204060801000
200040006000800010000c c c c c
m-monoclinic ZrO 2
c-cubic ZrO 2
I n t e n s i t y /C P S 2-Theta/deg c
c 20406080100010002000300040005000m c c c m m
m-monoclinic ZrO 2c-cubic ZrO 2I n t e n s i t y /C P S 2-Theta/deg c m
（a ） （b ）
图3 1723K 温度下部分稳定氧化锆焙烧前（a ）和焙烧后（b ）的XRD 图[21] Fig. 3 XRD patterns of partially stabilized zirconia prior to roasting (a) and after
roasting (b) at 1723K [21]
电熔法生产出的氧化锆杂质含量低，致密度高，生产工艺简单，流程无副产物排放，无环境污染。同时还具有突出的成本优势，该工艺已在耐火材料领域中进行了大规模的应用。
2.5微波热处理
微波热处理是在电熔法的基础上进行改进的一种绿色冶金制备技术。该技术是利用氧化锆对微波能的吸收而引起氧化锆内部分子振动的加热过程。微波热处理已经快速成为制备高性能的新材料和对传统材料进行改性的重要技术手段。
郭胜惠等人[23]在微波场中对电熔氧化锆的吸波能力和升温过程进行了研究，指出电熔氧化锆的吸波能力较好，在微波输出功率为3KW 的前提下，以368.75 ℃/min 的平均升温速率进行快速升温，能使电熔氧化锆在4min 内升温到1475 ℃，微波处理以后的部分稳定氧化锆的SEM 图片以及微区分析如图4所示，微波热处理显著改变了传质条件和加热效果，为微波处理电熔氧化锆原料奠定了较强的理论依据和发展意义。
（a ）
（b ） （c ）
图4 微波处理以后的部分稳定氧化锆的SEM 图片（a ）以及微区分析（b ），（c ）[24] Figure 4 SEM images of partially stabilized zirconia after microwave treatment (a) and
microanalysis (b), (c) [24]
M. Mazaheri [24]研究了微波加热对8mol ％氧化钇稳定氧化锆烧结结果的影响，发现微波加热的样品具有极细小的晶粒尺寸和宏观力学性能，表现出更好的微观结构均匀性。李静等人[25]以天然斜锆石为原料，一定量的CaO 为稳定剂，经微波多模谐振腔加热至1300℃后保温80min ，得到的部分稳定氧化锆陶瓷制品，颗粒细小、均匀，抗弯强度可达到138.271MPa 。刘扬帆[26]利用微波加热技术对含钇的氧化锆原料进行干燥和热解，在500℃温度条件下保温1min 获得的氧化锆产品粒径约为100nm ，无团聚问题。
微波热处理与常规热处理技术相比较具有无可比拟的优点：升温速率快、选择性加热、整体性加热、热处理效率高、易实现自动控制 [27]。同时，微波热处理
制备氧化锆反应时间短、升温速率快，易于形成颗粒尺寸小，且分布均匀的微观结构，无副产物产生，更有利于绿色环保。
3结语
化学法和电熔法是目前广泛应用于工业化生产的方法，而微波加热作为一种绿色新型加热方式，使氧化锆在微波场中能够较快的进行吸波升温，该法对氧化锆制备提高成品质量、降低能耗、减少作业时间、工业化大规模生产等问题的解决具有重要意义。
因此开展对氧化锆材料晶型的微观结构和性能特性的研究，为进一步扩展氧化锆应用与结构材料和功能材料等领域具有重要的理论依据和实践基础。
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氧化锆研究报告 1、氧化锆简介 氧化锆（ZrO2）本身是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料，氧化锆瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点。 2、锆行业发展历程 自1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用ZrO2相变产生的体积效应来达到增韧瓷的新概念以来，对氧化锆的研究开始异常活跃。尤其是1983年东（Tosoh）首家成功产业化的纳米复合氧化锆，由于卓越的物理性能、化学性能，各国竟相加大投入研发纳米复合氧化锆系列产品，其应用逐步扩展到结构材料、功能材料等多个领域，目前正广泛地被应用于各个行业中。 3、锆行业发展现状与趋势 （1）全球锆行业发展现状与趋势 锆英砂主产地在澳大利亚、南非、美国等地，国省、省等地也生产锆英砂。根据2009国际锆业大会资料，在锆英砂的供应方面，澳大利亚和南非占全球出口量的91%，在需求方面，中国是最大的消费国。 发达国家目前基本不参与初级锆产品的生产加工，90%氯氧化锆在中国生产加工，其中85%以上出口，主要出口美国、日本，其次是欧洲，用于瓷、二氧化锆制品和核级海绵锆的生产。 2003-2008年全球锆行业的年增长率达到9.3%，2009年由于金融危机的原因，锆行业市场需求大幅萎缩，但是预计经济复后直至2020年，预计年均增长率稳定在4.4%左右。 （2）中国锆行业发展现状与趋势 进入21世纪以来，基础建设、房地产以及家居装潢等行业的需求持续旺盛，导致瓷行业对锆产品的使用量直线上升，瓷行业主要消耗的上游材料是氯氧化锆、硅酸锆。此外，随着我国居民消费升级进程的加速，含锆特种瓷在燃料电池、高级特种瓷、光通讯器件、氧化传感器等高科技领域的材料应用中占据重要的地位，同时氧化锆结构瓷由于其优越的物理性质目前已经在刀具、手表等民用领域得到了大力的推广，除此之外，其在工业领域中作为重要的新材料已被大量应用于阀门、采油钻井缸套等部件的制作中。 2003年以来随着锆产品的需求不断提升，我国锆行业产能大幅扩，2009年金融危机后，锆产品需求锐减，两方面因素造成锆业市场行情低迷，2010开始锆行业陷入低谷，2013年由于国瓷、锆宝石、汽车尾气净化催化剂等终端应用行业需求增加，推动二氧化锆、复合氧化锆、碳酸锆等氧氯化锆深加工产品产量较2012年将有所提升，这也带动了氧氯化锆国需求量的回升。 （3）新兴锆制品需求强劲，利润率较高 新兴锆制品包括复合氧化锆和氧化锆结构瓷。氧化锆结构瓷是指以氧化锆为主要成分的瓷材料，它不仅具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高强度等优点，而且还具有优良的热性能和电性能。氧化锆结构瓷性能的决定因素在于其原料——复合氧化锆。 复合氧化锆稳定性提升，用途得到极大拓展。复合氧化锆需求快速增长。高
氧化锆制备技术的研究现状与进展张铭媛1, 2，康娟雪1, 2，普婧1, 2，黄秀兰1, 2，段利平1, 2，彭金辉1, 2, 3，陈菓1, 2, 3, * （1.云南省高校民族地区资源清洁转化重点实验室，云南民族大学，云南昆明650500；2.云南省跨境民族地区生物质资源清洁利用国际联合研究中心，云南民族大学，云南昆明650500；3. 非常规冶金教育部重点实验室，昆明理工大学，云南昆明650093） 摘要：氧化锆被广泛用作高温、负载及侵蚀性介质条件下的抗磨损结构构件，对工业生产具有重要意义。现今生产氧化锆的稳定化制备工艺较多，现对几种常见的制备氧化锆的生产技术进行了介绍，并分析了这些制备技术的优势，化学法制备出的氧化锆粒径分布均匀且方法简单易行。溶胶-凝胶法生产的氧化锆粒径小、单分散性能优异。水热法生产出的氧化锆粒径小、纯度高。电熔法生产的氧化锆杂质含量低，致密度高且生产工艺简单。微波热处理制备的氧化锆反应时间短、升温速率快、能耗小。氧化锆的多种制备工艺技术使得其性能应用更加的多样化。 关键词:氧化锆；化学法；溶胶-凝胶法；水热法；电熔法；微波热处理 中图分类号：TF841.4文献标识码：A 文章编号： Research status and progress of zirconia preparation technology ZHANG Mingyuan 1, 2, KANG Juanxue 1, 2, PU Jing 1, 2, HUANG Xiulan 1, 2, DUAN Liping 1, 2, CHEN Guo 1, 2, 3, * (1. Key Laboratory of Resource Clean Conversion in Ethnic Regions, Education Department of Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China; 2. Joint Research Centre for International Cross-border Ethnic Regions Biomass Clean Utilization in Yunnan, Yunnan Minzu University, Kunming Yunnan, 650500, China; 3. Key Laboratory of Unconventional Metallurgy, Ministry of Education, Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan, 650093, China)
纳米氧化锆技术发展现状 纳米氧化锆技术是一种应用广泛的纳米材料技术，具有许多独特的物理和化学性质，因此在许多领域都有着广泛的应用。本文将介绍纳米氧化锆技术的发展现状。 纳米氧化锆是一种具有高度晶化程度和纳米级尺寸的氧化锆颗粒。由于其特殊的物理和化学性质，纳米氧化锆在催化剂、传感器、生物医学、能源储存等领域具有广泛的应用前景。 首先，纳米氧化锆在催化剂领域有着重要的应用。由于其较大的比表面积和丰富的表面活性位点，纳米氧化锆可以提供更多的反应活性位点，从而增强催化剂的催化活性。目前，纳米氧化锆已经被广泛应用于催化剂领域，例如在汽车尾气净化、有机合成等方面都取得了显著的效果。 其次，纳米氧化锆在传感器领域也有着重要的应用。由于其高度晶化程度和纳米级尺寸，纳米氧化锆可以提供更大的比表面积，从而增强传感器的灵敏度。同时，纳米氧化锆还具有优异的光学和电学性质，可以用于制备各种传感器，如光学传感器、电化学传感器等。目前，纳米氧化锆传感器已经被广泛应用于环境监测、食品安全检测等领域。
此外，纳米氧化锆在生物医学领域也有着广泛的应用前景。由于其生物相容性和生物活性，纳米氧化锆可以用于制备生物医学材料，如人工骨骼、人工关节等。同时，纳米氧化锆还具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，可以用于制备药物载体，从而提高药物的溶解度和生物利用度。目前，纳米氧化锆在生物医学领域已经取得了一些重要的进展，并且在癌症治疗、药物传递等方面显示出了巨大的潜力。 最后，纳米氧化锆还具有良好的电化学性能，因此在能源储存领域也有着广泛的应用前景。由于其高度晶化程度和纳米级尺寸，纳米氧化锆可以提供更大的比表面积，从而增强电极材料的电荷传输能力。目前，纳米氧化锆已经被广泛应用于锂离子电池、超级电容器等能源储存设备中，并且取得了一些重要的进展。 综上所述，纳米氧化锆技术具有广泛的应用前景，在催化剂、传感器、生物医学、能源储存等领域都取得了重要的进展。随着科学技术的不断发展，相信纳米氧化锆技术将会在更多领域展现出其独特的优势，并为人类社会带来更多福祉。
氧化锆项目总结报告 一、项目背景 氧化锆是一种无机化合物，常用于陶瓷、涂层、电子器件等领域。该项目旨在研发具有高性能氧化锆材料，提高其在不同领域的应用效果。 二、项目目标 1.提高氧化锆材料的制备工艺，使其具备高度均匀性和稳定性； 2.提高氧化锆材料的力学性能，增强其抗压强度和硬度； 3.提高氧化锆材料的导电性能，降低其电阻率。 三、项目进展 1.实验室研发 经过多次实验和优化，我们成功研发了一套高效的氧化锆材料制备工艺。该工艺具备以下特点： （1）采用高温煅烧方法，提高材料的致密性； （2）利用特殊添加剂，提高材料的力学性能； （3）通过调节煅烧温度和添加剂的比例，实现材料电导率的控制。 2.材料测试 对研发的氧化锆材料进行了一系列的测试和分析。结果表明，该材料具备以下特点： （1）均匀性良好，无明显的晶界和孔隙；
（2）抗压强度达到了XXXMPa，硬度达到了XXXGPa，具备了较高的力学性能； （3）电阻率在XXX Ω·cm，适用于电子器件领域。 四、项目成果 1.发表论文 在研发过程中，发表了X篇学术论文，与相关行业的专家学者进行了深入的交流和探讨，为项目的推进提供了宝贵的意见和建议。 2.产业化前景 我们的氧化锆材料具备出色的综合性能和潜在的应用前景。目前已经与多家企业建立了合作关系，进行产业化方案的研究和商业化推广。预计未来几年内将在陶瓷、涂层、电子器件等领域实现较大规模的应用。五、项目总结 通过该项目的研发，我们成功研制出具有优异性能的氧化锆材料，为相关领域的应用提供了新的可能性。未来，我们将进一步优化工艺，不断提高材料的性能和稳定性，推动氧化锆材料在更广泛领域的应用。
2024年纳米复合氧化锆市场分析现状 引言 纳米复合氧化锆是一种新兴的材料，在多个领域具有广泛的应用潜力。作为一种先进的陶瓷材料，其特殊的性质使其在医疗、电子、化工等行业中得到了广泛关注。本文将对纳米复合氧化锆市场的现状进行分析，探讨其发展趋势和商业应用。 市场规模 目前，纳米复合氧化锆市场正呈现出快速增长的趋势。这主要归因于其卓越的物理和化学性质，在许多领域中取代了传统材料。根据市场研究机构的数据，纳米复合氧化锆市场在过去几年中保持了高速增长，预计未来几年仍将保持稳定的增长趋势。主要应用领域 医疗领域 纳米复合氧化锆在医疗领域中具有广泛的应用。它被用作人工关节和骨科植入物的材料，因其优异的生物相容性和机械性能而备受赞誉。此外，纳米复合氧化锆还被用于牙科种植和修复等领域，在改善患者生活质量方面发挥着重要作用。
在电子领域，纳米复合氧化锆被广泛应用于电子陶瓷、传感器和储能器件等方面。其高介电常数和低电阻率使其成为电子元件制造的理想选择。此外，纳米复合氧化锆还可用于制备高性能的薄膜电容器，为现代电子设备的发展提供了支持。 化工领域 纳米复合氧化锆在化工领域中也具有广阔的市场前景。它被广泛应用于催化剂、 分离膜及高温电解等方面。其优异的化学稳定性和高温稳定性使其在化学工业中有着重要的应用，为提高化工生产的效率和环境友好性做出了贡献。 发展趋势 技术创新 随着科学技术的不断进步，纳米复合氧化锆的研发和制备技术也在不断创新。新 的合成方法和改进的工艺使得纳米复合氧化锆的性能得到了进一步提升。未来，随着技术的不断突破和创新，纳米复合氧化锆的市场前景将更加广阔。 行业合作 纳米复合氧化锆的商业应用不仅需要技术支持，还需要产业链上的各个环节进行 合作。制造商、供应商和终端用户之间的合作将加速纳米复合氧化锆市场的发展。成立行业联盟和研发合作项目可以促进技术交流和产业协同发展。
纳米氧化锆的制备及其应用 纳米氧化锆，是一种新型的无机材料，由于其优异的物理性质和化学性质，被 广泛应用于领域。 一、纳米氧化锆的制备方法 1. 热处理法：该方法是将锆盐溶于水中，然后加热至奈米级氧化物。热处理法 具有简单、效率高、方便的优点，但在一定程度上，过高的温度会导致纳米氧化锆的粒度增大。 2. 水热法：将锆盐和水混合物进行高温、高压水热反应，可以得到纳米氧化锆。该方法具有反应时间短、操作简单的特点，是一种优良的制备方法。 3. 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法主要是将金属盐和水混合，形成溶胶，然后通过 加热或干燥，形成凝胶，最终制备出纳米氧化锆。此方法精度高，但操作复杂。 二、纳米氧化锆的应用 1. 催化剂：由于其高比表面积和优异的催化活性，纳米氧化锆被广泛应用于多 种催化反应中。比如：环氧化反应、氧化还原反应、酸碱催化等。 2. 电子学领域：纳米氧化锆在电子学领域的应用非常广泛。比如：制备氧化锆 薄膜可以用于电容器、电声元件、光尺电极和太阳电池等领域。 3. 生物医学领域：纳米氧化锆在医学中的应用越来越广泛，如制备新型纳米药物、制备生物传感器等。 4. 涂层材料：纳米氧化锆作为涂层材料，由于其高硬度和耐磨损性，可应用于 航空、汽车、电子等领域。 5. 纳米氧化锆超级电容器：将纳米氧化锆导入超级电容器中，可以大幅度提高 其存储能力和功率，极大地扩展了超级电容器的应用范围。
三、纳米氧化锆的未来展望 随着技术的不断发展和研究的深入，纳米氧化锆越来越多地应用于各种领域中。未来，纳米氧化锆制备技术将会得到更好的改进和发展，纳米氧化锆的高性能和多功能将使其应用范围得到极大的扩大。 总之，纳米氧化锆制备方法千差万别，应用范围广泛，未来的研究和发展前景 广阔，相信随着技术的发展和研究的深入，纳米氧化锆将在更多的领域得到广泛的应用。
最新整理微纳米氧化锆制备方法的专利技术分析 微纳米氧化锆制备方法的专利技术分析 引言 氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，相对密度为5.65g/cm3；高温为四方晶系，相对密度为 6.10g/cm3；更高温度下转变为立方晶系，相对密度为6.27g/cm3。单斜氧化锆加热到1xxxx℃时转变为四方氧化锆，这个转变速度很快并伴随7%～9%的体积收缩。但在冷却过程中，四方氧化锆往往不在1xxxx℃转变为单斜氧化锆，而在1000℃左右转变，是一种滞后的转变，同时伴随着体积膨胀。在固定组成陶瓷基体中，氧化锆的相变温度随粉体颗粒直径的减小而降低，在冷却过程中大颗粒先发生转变，小颗粒在较低温度下发生转变，当颗粒足够小时能够提高材料强度的四方氧化锆可以保存到室温，甚至室温以下。因此，减小氧化锆粉体粒度对于提高材料强度是非常有利的，这样新型的高科技材料微纳米氧化锆应运而生。 高纯超细氧化锆粉体的研制兴起于20世纪五、六十年代。随着制备工艺的不断发展和完善，先后出现了中和沉淀法、水解沉淀法、醇盐水解沉淀法、水热分解法及溶胶-凝胶法等各种制备方法。国内制粉的研究起步较晚，如醇盐水解法及溶胶-凝胶法的等先进的制粉方法的研究才刚刚开始。 目前制作氧化锆粉体的方法可分为三种：固相合成法、液相合成法和气相合成法。其中液相合成法效率高、粉末颗粒质量好，设备比较简单，因而得到广泛的应用。 本文主要以专利数据为分析样本，研究有关微纳米氧化锆的制备方法的国内外专利申请整体情况、主要技术分支的专利申请情况、主要申请人专利申请分析等问题。本文所依据的数据来自中国专利文摘数据库（ ABS），外文数据库（VEN），
制备原子能级二氧化锆(铪)工艺技术现状与新工艺的研究 原子能级二氧化锆（铪）是一种用于制备压敏材料、高温热障涂层以及核燃料领域的重要材料。其制备工艺技术的研究和发展对于提高材料的性能和应用范围具有重要意义。下面将介绍原子能级二氧化锆（铪）工艺技术现状以及新工艺的研究。 1. 工艺技术现状： 目前，常用的制备原子能级二氧化锆（铪）的工艺技术主要包括以下几种：氧化锆热解法、水热法、溶胶-凝胶法和高温热分解等。 1.1 氧化锆热解法：该方法是将氯化锆与氧气在高温下反应生成氧化锆，并进行热解得到原子能级二氧化锆（铪）。该方法制备工艺简单，但是因为温度较高，容易产生晶粒长大和晶界粗化的问题，从而降低材料的性能。 1.2 水热法：该方法是通过将锆酸盐溶液在高温高压下进行反应，得到原子能级二氧化锆（铪）。水热法制备工艺简便，有利于控制材料的微观结构和粒径，但是会产生大量的副产物，加大了制备过程的复杂度和成本。 1.3 溶胶-凝胶法：该方法是通过将锆酸盐与溶胶剂反应生成溶胶，再经凝胶、干燥、热处理得到原子能级二氧化锆（铪）。该方法制备工艺复杂，但可控制材料的孔隙结构和结晶度，提高材料的性能。 1.4 高温热分解法：该方法是将有机锆化合物在高温下分解生
成氧化物，再通过后续处理得到原子能级二氧化锆（铪）。该方法制备工艺复杂，但能够制备出纯度高、晶粒细小、晶界清晰的材料，并且对材料的形状和尺寸具有更大的灵活性。 2. 新工艺的研究： 为了改善原子能级二氧化锆（铪）的制备工艺，提高材料的性能和应用范围，近年来一些新的工艺技术开始受到关注。 2.1 反溶胶-凝胶法：该方法通过将水热法制备的溶胶转化为反 溶胶，再进行凝胶、干燥和热处理得到原子能级二氧化锆（铪）。该方法可以进一步控制材料的孔隙结构和晶粒尺寸，提高材料的热稳定性和抗氧化性能。 2.2 超临界流体法：近年来，超临界流体（如二氧化碳）作为 溶剂在原子能级二氧化锆（铪）的制备中得到了广泛应用。超临界流体可以提供较高的溶解度和较低的表面张力，有利于控制材料的形貌和颗粒尺寸，并且可以实现绿色环保的制备过程。 2.3 改进的高温热分解法：为了降低高温热分解法的复杂性和 成本，一些新的改进方法也被提出。例如，利用等离子体辅助热分解、添加助剂等手段可以降低反应温度和时间，提高原子能级二氧化锆（铪）的纯度和制备效率。 综上所述，制备原子能级二氧化锆（铪）的工艺技术在不断发展和改进中。新的工艺技术主要集中在提高材料的纯度、晶粒尺寸和控制材料的微观结构等方面。这些工艺技术的研究不仅可以提高原子能级二氧化锆（铪）在压敏材料、热障涂层和核
氧化锆材料的研究现状 氧化锆是一种重要的高温结构陶瓷材料，具有优异的热物理性能和力学性能，在航空、航天、能源、化工等领域有广泛的应用。本文将介绍氧化锆材料的研究现状。 目前，氧化锆的研究主要包括合成方法、力学性能、高温性能、微观结构等方面。 首先，合成方法是氧化锆研究的基础。传统的合成方法包括化学法、物理法以及机械合成等。其中，化学法包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法等，可以制备出纯度较高、晶粒尺寸均匀的氧化锆材料；物理法包括化学气相沉积、物理气相沉积、等离子烧结等，可以制备出致密度和力学性能较好的氧化锆材料；机械合成主要包括高能球磨法、熔体混合法等，可以制备出颗粒度较小、比表面积较大的氧化锆材料。近年来，还有一些新的合成方法被应用于氧化锆材料的制备，如溶剂热法、微波法等，可以控制氧化锆材料的物理性质和微观结构。 其次，力学性能是评价氧化锆材料性能的重要指标之一、氧化锆具有较高的强度、硬度和韧性，因此在高温、高压、摩擦磨损等恶劣条件下具有较好的耐久性。研究人员通过改变氧化锆的微观结构和晶粒尺寸，以及加入适当的添加剂来改善其力学性能。同时，通过表面改性、热处理等方法，进一步提高氧化锆材料的力学性能。 另外，氧化锆材料在高温环境下具有较好的热稳定性和热特性，可以在1500℃以上的高温下工作。研究人员通过合理设计材料配方，优化热处理工艺，改善氧化锆材料的高温性能。同时，研究人员还探索了一些新
的高温稳定性材料，如含有稀土元素的氧化锆材料、氧化锆复合材料等，以提高氧化锆材料在高温环境下的应用性能。 此外，氧化锆材料的微观结构研究也是目前的热点之一、传统的氧化锆材料常常存在晶界、孔洞和气孔等缺陷，这些缺陷会降低材料的力学性能和热稳定性。因此，研究人员致力于研究氧化锆材料的微观结构，通过界面调控、缺陷控制等方法，改善氧化锆材料的力学性能和热稳定性。 综上所述，氧化锆材料在合成方法、力学性能、高温性能、微观结构等方面的研究取得了许多进展。然而，仍需进一步研究材料的微观结构与性能之间的关系，探索新的制备方法和改性策略，以满足不同领域对于高性能氧化锆材料的需求。
2023年电熔氧化锆行业市场规模分析 电熔氧化锆是一种高性能陶瓷材料，由于其良好的物理，化学性能和稳定性，广泛应用于高科技产业中，如航空航天，能源节约，医疗器械等领域。本文将着重探讨电熔氧化锆行业市场规模的发展现状和趋势。 一、市场规模 1.国内市场 随着科技的不断进步，电熔氧化锆在国内市场的需求量也在不断增加。据统计，2017年我国电熔氧化锆的出口量达到了173.8吨，增幅达到了14.5%，市场规模逐年扩大。同时，国内对电熔氧化锆的需求也在不断增长，主要用于高科技行业中，如电子，通讯，能源等领域。根据行业调查，2019年中国电熔氧化锆的市场规模约为16.9亿元。 2.国际市场 随着全球经济的不断发展，电熔氧化锆行业的国际市场也在迅速扩大。据统计，2019年全球电熔氧化锆的市场规模达到了37.2亿美元，其中美国、日本、韩国、德国等发达工业国家是电熔氧化锆的主要消费市场。同时，发展中国家也在逐渐增加对电熔氧化锆的需求。随着全球经济一体化的推进和工业化水平的不断提高，电熔氧化锆行业的市场规模还将继续扩大。 二、市场趋势 1.应用领域的不断扩展
随着科技的发展，电熔氧化锆的应用领域也在不断扩大。目前，电熔氧化锆主要应用于高科技行业中，如航空航天，能源节约，医疗器械等领域。随着人们对高品质生活需求的不断提高，电熔氧化锆还应用于珠宝首饰，手表等时尚行业。 2.技术的不断更新 电熔氧化锆作为高科技材料，技术不断更新也是行业的趋势之一。目前，电熔氧化锆行业已经发展出多种制备工艺，如等离子喷涂工艺，超声波光化学表面改性技术等。这些新技术的应用不仅提高了电熔氧化锆制备的效率和质量，而且在降低生产成本和环保方面也有很大的作用。 3.环保与健康意识的提高 随着环保与健康意识的提高，对于电熔氧化锆产业环保和健康问题的关注也日益增加。如何在生产加工过程中降低对环境的污染、减少废弃物量、开发低毒无害的配方，这些都是电熔氧化锆产业需要面临解决的问题。制定健康、科学的生产标准，保证生产过程的标准化和规范化对于企业的长远发展至关重要。 三、结论 综上所述，电熔氧化锆产业市场规模的不断扩大以及应用领域的不断扩展是市场规模的主要趋势。随着科技的不断发展，电熔氧化锆市场的前景非常广阔。为在行业中保持和扩大市场份额，电熔氧化锆行业需要不断更新技术，提高生产工艺效率和质量，注重环保和健康问题。
二氧化硅氧化锆碳化硅 随着科技的不断发展，新型材料的研究与应用日益受到重视。二氧化硅、氧化锆、碳化硅作为当代热门的高科技材料，各自具有独特的性质和广泛的应用领域。本文将对这三类材料的性质、应用、优缺点及在我国的研究现状进行详细分析，以期为相关领域的研究和应用提供参考。 一、概述二氧化硅、氧化锆、碳化硅的性质和应用领域 1.二氧化硅：二氧化硅（SiO2）是一种非金属矿物，具有良好的耐高温、耐腐蚀、高硬度等性能。其主要应用领域包括陶瓷、玻璃、水泥等行业。此外，二氧化硅还广泛应用于电子、化工、医药等行业。 2.氧化锆：氧化锆（ZrO2）是一种高熔点、高硬度、高强度的高科技陶瓷材料。氧化锆具有良好的抗氧化性、耐磨性、热稳定性等特点，广泛应用于航空航天、汽车、电子、化工等领域。 3.碳化硅：碳化硅（SiC）是一种共价晶体材料，具有高硬度、高热导率、高抗弯强度等优点。碳化硅广泛应用于磨料、耐火材料、半导体器件等领域。 二、分析二氧化硅、氧化锆、碳化硅在材料领域的地位和前景 1.二氧化硅：作为传统非金属材料，二氧化硅在众多行业中具有重要地位。随着科技的发展，二氧化硅在新兴领域的应用也在不断拓展，如光电子、生物医学等。在未来，二氧化硅的市场需求将持续增长。 2.氧化锆：氧化锆在高科技陶瓷领域具有举足轻重的地位，其优异的性能使它在航空航天、汽车等高技术产业具有重要应用价值。随着我国航空航天、汽车等领域的快速发展，氧化锆的需求将持续增长。
3.碳化硅：碳化硅作为一种具有巨大潜力的半导体材料，在未来信息技术、新能源等领域具有广阔的应用前景。我国政府对碳化硅产业的支持力度不断加大，碳化硅产业有望实现快速发展。 三、对比二氧化硅、氧化锆、碳化硅的优缺点 1.优点： - 二氧化硅：成本低、性能稳定、应用广泛； - 氧化锆：高熔点、高强度、高抗氧化性、热稳定性好； - 碳化硅：高硬度、高热导率、高抗弯强度、半导体性能。 2.缺点： - 二氧化硅：抗磨损性能较差； - 氧化锆：加工难度大，成本较高； - 碳化硅：制备工艺复杂，成本高，产业化程度低。 四、探讨二氧化硅、氧化锆、碳化硅在我国的研究现状及发展方向 1.研究现状：我国在二氧化硅、氧化锆、碳化硅材料研究方面已取得了一系列成果，部分研究指标达到国际领先水平。我国政府对相关产业的支持力度不断加大，产业规模逐年扩大。 2.发展方向： - 二氧化硅：向高性能、绿色、环保方向发展，拓展其在新能源、生物医学等领域的应用； - 氧化锆：继续提高氧化锆材料的性能，降低成本，扩大其在民用领域的应用； - 碳化硅：加大研发投入，优化制备工艺，提高碳化硅材料性能，推动
2023年合成立方氧化锆行业市场发展现状 立方氧化锆是一种高温材料，具有耐磨、耐永久变形和耐腐蚀等优质性能，广泛应用于行业领域。国内立方氧化锆市场发展迅速，市场规模逐渐扩大。本文将从以下方面探讨合成立方氧化锆行业市场发展现状。 一、市场规模 随着人们对材料科学的深入研究，立方氧化锆的应用领域不断拓宽。从数据上看，2017至2019年中国市场立方氧化锆的销售额分别为17.9亿元、23.6亿元和28.4亿元，市场规模稳步增长，预计今后几年内将有更快的发展。目前，立方氧化锆主要应用于催化剂、汽车零件、光学玻璃、节能玻璃、新型陶瓷等领域，其中以汽车零件应用最为广泛。 二、市场竞争格局 国内立方氧化锆行业竞争格局较为分散，目前国内市场主要品牌有湖南嘉永、山东翔祥、宁波惠信、沱牌航空等，其中，湖南嘉永是国内龙头企业。近年来，行业内竞争呈现两极分化的趋势，强者愈强，弱者愈弱。 三、产业链形态 近年来，立方氧化锆产业呈现产业链向上下游延伸的趋势，上游材料、中游粉体生产和下游加工环节逐步形成了完整的立方氧化锆产业链，其中的中间环节成为了产业链的重要组成部分。 四、政策环境
随着国家对环境污染的严格要求和产业结构的调整，立方氧化锆行业也受到了极大的影响。面对环保压力，行业企业逐渐认识到绿色环保的重要性，开始加大研发力度，以生产更加环保、高效的产品。 五、未来发展趋势 立方氧化锆产业具有很广阔的发展前景。未来几年内，国内立方氧化锆行业将加速市场化进程，企业提升品牌影响力将是市场竞争的关键。同时，随着科技的进步，立方氧化锆制备技术将更加成熟，产品技术含量也必将逐步提高，尤其是优化加工技术和材料配方，降低生产成本，提高生产效率。 综上所述，近年来，立方氧化锆产业随着市场需求的增加逐步壮大，市场规模逐步扩张，行业竞争格局也日益趋于成熟，未来市场前景广阔，企业需加强品牌建设、提高技术水平，降低生产成本，以满足市场需求，实现市场竞争的巨大优势。
氧化锆项目可行性研究报告范文 一、项目背景与目标 随着科技的进步和工业发展的推动，氧化锆作为一种重要的高科技材料，在各个领域得到了广泛应用。氧化锆在电子、医疗、陶瓷等行业具有 很大的市场需求，因此开展氧化锆项目具有巨大的可行性。 本项目旨在建立一条氧化锆生产线，满足市场对氧化锆的需求，提高 本地区的经济发展水平，创造更多就业机会。 二、市场分析 1.氧化锆的应用前景广阔。氧化锆主要用于电子元件、陶瓷材料、钢 铁冶金等领域，并且在医疗行业中也有重要应用，如人工骨骼、牙科材料等。 2.市场需求量大。随着科技的不断发展，对氧化锆的需求量逐年增长。尤其是高性能陶瓷、医疗用途等领域，对氧化锆的需求量更为旺盛。 3.市场竞争激烈。氧化锆生产行业存在一定的竞争，但随着市场需求 的增长，也为新进入的企业提供了发展机遇。 三、核心技术与设备 1.氧化锆生产工艺。本项目采用溶胶-凝胶工艺，通过溶液的溶胶和 凝胶过程制备氧化锆。 2.关键设备。本项目所需的关键设备包括高温炉、搅拌设备、离心机等，以支持用于氧化锆生产的工艺。 四、投资估算
1.固定资产投资。包括厂房建设、设备购置、办公设备等，初步估计约为1000万元。 2.流动资金。用于原材料采购、人员工资、运营费用等，初步估计约为200万元。 3.总投资。约为1200万元。 五、经济效益分析 1.预计年销售收入。根据市场需求和项目产能，初步估计年销售收入为1500万元。 2.预计年净利润。根据投资估算和销售收入预测，初步估计年净利润为300万元。 3.投资回收期。根据总投资和年净利润，初步估计投资回收期为4年左右。 六、风险分析 1.市场风险。由于氧化锆市场竞争激烈，市场需求变化较大，存在一定的市场风险。 2.技术风险。氧化锆生产工艺的研发和掌握需要投入大量的研发费用和时间，存在一定的技术风险。 3.政策风险。政策的变动可能对项目的投资和运营产生一定的影响。 七、项目可行性分析 综合考虑项目背景、市场需求、核心技术、投资估算、经济效益、风险等因素，本项目具有较高的可行性。氧化锆市场前景广阔，对项目的发
氧化锆牙科材料行业研究、市场现状及未来发展趋势（2020-2026） ◎调研报告◎调查报告 ◎市场调研◎行业分析 调研报告 Q Y R e s e a r c h
烧结氧化锆很硬，因此很难制造。因此，氧化锆冠和桥修复体是由一个预烧结的氧化锆牙盘制成的，使用计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM），它只收缩约21%。制造的氧化锆牙科用具，然后烧结，以确保其硬度。本报告中的氧化锆牙科材料是指氧化锆CAD/CAM块和牙盘。 在过去的几年中，氧化锆牙科材料的全球市场发展迅速，从2014年到2019年的复合年增长率为10.32％。2019年，氧化锆牙科材料的全球销售额接近109.02百万美元;实际产量约为2266.55千件。 Dentsply Sirona是氧化锆牙科材料的最大供应商。Dentsply Sirona的产量达到339.98千件，到2019年市场份额将近15.00％。其他领先企业包括Sagemax Bioceramics，3M ESPE，Zirkonzahn，Aidite等。 氧化锆牙科材料的分类包括牙盘和瓷块，2019年牙盘的生产比例约为
81.47％，达到1846.56千件。这一类型的销售收入将从2014年的48.54百万美元增长到2019年的75.68百万美元。 就数量而言，中国是最大的销售地区。它的销量在2018年达到588.96千件，市场份额接近25.98％，比2014年的销量增长了近10％。欧洲是第二大销售地区，2019年的销量市场份额为22.68％。 我们倾向于认为该行业是一个新兴行业，消费增长程度将呈现平稳增长曲线。而价格根据经济发展状况呈现波动。此外，毛利率也会出现波动。 全球氧化锆牙科材料第一梯队厂商有Ivoclar Vivadent、Dentsply Sirona、Aidite 和Upcera Dental。 本报告研究全球与中国氧化锆牙科材料的发展现状及未来发展趋势，分别从生产和消费的角度分析氧化锆牙科材料的主要生产地区、主要消费地区以及主要的生产商。重点分析全球与中国的主要厂商产品特点、产品规格、不同类型产品的价格、产量、产值及全球和中国市场主要生产商的市场份额。历史数据为2015至2019年，预测数据为2020至2026年。 主要生产商包括： Ivoclar Vivadent Dentsply Sirona Dental Direkt 3M ESPE Zirkonzahn Kuraray Noritake Dental GC DMAX Doceram Metoxit
氧化锆的发展、应用及前景 一、氧化锆的发展历程 自从1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用Zr2O相变同时产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来，对ZrO2陶瓷用作结构材料的研究就十分活跃，从相变结晶学、热力学、增韧机理及材料制备系统与工艺等方面入手，企图使ZrO2姚陶瓷材料或用ZrO2增韧后的陶瓷发挥更大的效用。目前研究报导较多的材料系统并具有一定效果的有:部分稳定氧化锆(PSZ);多晶四方ZrO2(TZP);氧化锆增韧氧化铝(ZTA);氧化锆增韧莫来石(ZTM);增韧Si3N4、SiC及超塑性氧化锆等几方面，其他增韧ALN、堇青石、尖晶石等亦有报导。由于ZrO2相变增韧使Al2O3、莫来石、SiN4、SiC的断裂性能亦有不同程度的提高，Si3N4的材料Kic从4.8一5.8提高至7左右，Al2O3材料KiC。由4.5提高到9.8。为这些材料的进一步应用提供了力学性能上的保证。 早在1789年Klaproth就从宝石中提炼出了氧化锆，但直到本世纪40年代才作为燃气灯罩应用于工业中。此后，相继在耐火材料、着色及磨料中得到应用。近十年来，研制出了具有良好韧性及多功能性的新产品，因而陶瓷的应用数量增加，所涉及到的领域也在不断扩大。 氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而且具有优良导电性能的无机非金属材料，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域，直到上世纪70年代中期以来，国际上欧美日先进国家竟相投入具资研究开发氧化锆生产技术和氧化锆系列产品生产,进一步将氧化锆的应用领域扩展到结构材料和功能材料，同时氧化锆也是国家产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料之一，目前正广泛地被应用于各个行业中。 二、氧化锆的基本性能 常压下纯的氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度 5.65g/cm3，高温为四方晶系，密度6.10g/cm3，更高温度下为立方晶系，密度 6.27g/cm3，其相互间的转化关系如下： 天然ZrO2和用化学法得到的ZrO2属于单斜晶系。单斜晶型与四方晶型之间的转变伴随有7%左右的体积变化。加热时由单斜ZrO2转变为四方ZrO2，体积收缩，冷却时由四方ZrO2转变为单斜ZrO2，体积膨胀。但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度，前者约在1200℃，后者约在1000℃。 由于晶型的转变产生体积变化，会造成开裂，故单纯的氧化锆陶瓷很难生产，通过实践发现加入适量的晶型稳定剂CaO、MgO、Y2O3、CeO2等和其他稀土氧化物，可以使ZrO2相变温度降低至室温以下，使高温稳定的四方和立方氧化锆在室温也能以稳定或亚稳定形式存在，形成无异常膨胀、收缩的立方、四方晶型的稳定氧化锆（FSZ）和部分稳定氧化锆（PSZ）。 氧化锆中随着稳定剂加入量的不同，会产生不同晶型的氧化锆，相变过程中由于体积和形状的改变，能够吸收能量，减少裂纹尖端应力集中，阻止裂纹扩展，提高陶瓷材料的韧性，从此氧化锆相变增韧陶瓷的研究和应用得到了迅速的发展，主要有三种类型：部分稳定氧化锆陶瓷；四方氧化锆多晶体陶瓷；氧化锆增韧陶瓷。 三、氧化锆的应用 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
氧化锆材料的研究与制备 1.1前言：纯的氧化锆是一种高级耐火原料，其熔融温度约为2900℃它可提高釉的高温粘度和扩大粘度变化的温度范围，有较好的热稳定性，其含量为2％-3％时，能提高釉的抗龟裂性能。还因它的化学惰性大，故能提高釉的化学稳定性和耐酸碱能力，还能起到乳浊剂的作用。。 氧化锆材料具有高硬度，高强度，高韧性，极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等等优良的物化性能，氧化锆在陶瓷方面有较大的应用与研究潜力空间。 2.1 氧化锆的相变 众所周知，氧化锆是一个多相体系，受温度的影响历经三个相系：单斜、四方和立方．但又是可逆的相转变过程，常温下只是单斜相氧化锫。 不同相结构的ZrO2的膨胀性能差异很大。单斜ZrO2向四方ZrO2转化时，发生各向异性膨胀，沿三个轴(a、b、c)膨胀系数是不一致的，沿b轴方向膨胀不明显，而沿a、c轴方向膨胀显著；转化时，晶格参数也随着变化，升温时ZrO2由单斜向四方转化，由于吸收热量，有明显的体积收缩(5％)，而降温时(四方向单斜转化)产生体积膨胀(8％)，这是造成Z码陶瓷的龟裂的原因。ZrO2由单斜开始向四方相转化，转化温度通常在1100～1200℃之间(1163℃)。但在冷却时，t—ZrO2转变为m—ZrO2时由于m—ZrO2新相晶核形成困难，因而转变温度在850～1000℃之间(930℃)。说明ZrO2在930—1170℃之间晶相转变时会出现温度滞后现象。 2：氧化锆复合体的固溶性能和稳定化的作用
研究表明，在ZrO2中添加某些氧化物作为稳定剂(Y203、CaO、Al2O3、Ce02、MgO、Sc203等)，这些氧化物能与ZrO2形成固溶体或复合体，可改变晶体内部结构；添加的氧化物可填充ZrO2中晶格缺陷，抑制ZrO2扭转，起到稳定的作用，在常温形成亚稳的四方相或立方相，使由单一的单斜相变成了双晶结构的四方和立方相。 添加阳离子半径与Zr4+相近(相差在12％以内)、性质相似，它们在ZrO2中的溶解度很大，可以和ZrO2形成单斜、四方和立方等晶型结构的置换性固溶体。 添加阳离子半径比Zr4+大或比Zr4+小，填充和弥散于大的阳离子之中，形成填充式固溶体(或弥散固溶体)。氧化锆稳定的程度与添加阳离子的种类、数量、离子半径和价数有直接的关系。有些氧化物与氧化锆能完全形成固溶体(如ZrO2一Y203)。但有些阳离子氧化物与氧化锫不完全都形成固溶体，而是部分形成固溶体、部分形成化台物(如ZrO2一Al2O3)。 用MgO稳定ZrO2时，在冷却至1400℃以下时。会重新分解为四方ZrO2和MgO。继续冷却至900℃时，分解出来的ZrO2仍然会向单斜ZrO2转变。所以MgO稳定的ZrO2不能在900～1400℃之间长时间加热，否则会失去稳定作用。稳定剂可单独使用，也可以混合使用(二元或三元)。多元的部分稳定氧化锆可以大大提高结构陶瓷的性能。 3、氧化锆的增韧 根据研究．四方相氧化锆具有增韧的特性。这是氧化锆作为结构陶瓷的理论依据，增韧的基本原理是四方相氧化话受外力(温度和应力>的影响，氧化锫从四方结构向单斟结构转变时产生效应，吸收破坏的能量，抑制裂