靳艺凯 陈 鹏 郑华强 王双喜

(汕头大学工学院 广东 汕头 515063)

氧化锆(ZrO2)陶瓷是20世纪70年代发展起来的一种具有高硬度、高韧性、良好的耐磨耐蚀性的新型陶瓷[1]。纯的氧化锆在高温冷却到室温时，四方相会转变为单斜相，存在较大体积的膨胀，使得氧化锆材料在烧结后冷却时产生许多微裂纹，材料韧性极差。1975年，Garvie[2]以CaO为稳定剂制得部分稳定氧化锆陶瓷(Ca-PSZ)，并首次利用ZrO2马氏体相变的增韧效应提高了陶瓷的韧性和强度；1986年日本的Wakai[3]首次报道了Y-TZP的超塑性特性，3Y-TZP具有高强、高断裂韧性等优良的力学性能，其室温弯曲强度达到了1 000 MPa以上，被称为“陶瓷钢”。

随着纳米技术的发展，1991年，Niihara[4]提出了陶瓷纳米复合材料的概念。近年来纳米氧化锆陶瓷已经具有像金属一样的韧性和可加工性[5]。由于纳米陶瓷晶粒的细化，晶界数量大幅度的增加，使得材料的强度、韧性和塑性都大大提高(见表1)。

表1 纳米氧化锆陶瓷性能[6]

氧化锆陶瓷已广泛应用于航空航天、医疗器件、热障涂层、固体电解质、催化剂等领域，随着5G时代的到来，高韧性、低电磁屏蔽的立方稳定氧化锆已成为手机等电子通讯器件的首选材料。陶瓷器件的生产主要包括粉体的制备、生坯的成形以及烧结3个环节。而粉体的粒径分布以及表面性能对氧化锆陶瓷的成形过程以及最终的成品性能起着至关重要的作用。因而研究如何制备出超细且粒度分布优良的纳米陶瓷粉体制备工艺、通过表面改性改善纳米粉体的流动性，是当前陶瓷研究的热点。……