李晓艳，韩国强，王玮玮

(中国恩菲工程技术有限公司,北京 100038)

氧化锆(ZrO2)是一种十分重要的结构和功能材料,具有熔点高、隔热性能好、耐化学腐蚀性好、耐磨性好和化学稳定性高等物理和化学性能[1],广泛应用于高温耐火材料、研磨介质、固体氧化物燃料电池、氧传感器、热障涂层等领域[2-5]。ZrO2通常有三种晶型,分别为单斜相、四方相和立方相。纯的ZrO2在室温下为单斜相,升温转变为四方相,再升温转变为立方相[6],同时又是一个可逆的相转变过程,晶型转变会引起体积效应,从而使材料的性能下降,因此必须进行稳定化处理。向ZrO2中添加Y2O3、Al2O3、Sc2O3、CaO 等氧化物稳定剂,在保持主体相结构的同时,可使之与ZrO2形成复合体或固溶体,从而改变内部晶体结构,在室温下得到亚稳四方相或立方相[7-8]。其中,Sc2O3是稳定效果最佳的稳定剂之一,但由于Sc2O3价格昂贵,限制了其研究和应用,近年来随着Sc2O3提取技术的突破,Sc2O3的价格呈现走低趋势,因此氧化钪掺杂氧化锆(ScSZ)引起了广泛关注,但是Sc2O3掺杂对ScSZ 粉体制备过程的影响还没有系统地研究。

目前ScSZ 粉体的制备方法主要有固相粉碎法、水热法、溶胶-凝胶法和共沉淀法[9-12]。固相粉碎法工艺简单、生产过程污染少、填充性好、成本低,易大规模生产,但会造成粉料的污染,球磨后的粒度相对较大。水热法具有产品纯度高、结晶度高、粉体粒径均一和烧结性能好等优点,但通常对设备要求高、操作复杂、能耗较大,不适于产业化。溶胶-凝胶法可以在较短的时间内获得分子水平的均匀性,实现分子水平上的均匀掺杂,但溶胶-凝胶法所需原料价格昂贵,一般需要使用有机溶剂,对人体有一定的毒性,易板结。……