一、ZrO2的性质

含锆的矿石，在自然界中主要有两种：斜锆石（ZrO2）和锆英石（ZrO2?SiO2）。ZrO2是由含锆矿石提炼出来的。

较纯的二氧化锆粉呈黄色或灰色，高纯的纳米二氧化锆粉呈白色。ZrO2的密度为5.49g/cm3 ，熔点为2715℃ 。

纳米二氧化锆（VK-R30/50/80,VK-R系列）为无毒无味白色粉末，因烧结温度及添加氧化钇等稳定物含量的不同可分为单斜相(VK-R30/50/80)、四方相（VK-R30Y3/Y5；VK-R50Y3Y5）和立方相三种，溶于硫酸、氢氟酸。纳米氧化锆分散性好,具有良好的热化学稳定性、高温导电性和较高的强度和韧性，机械、热学、电学、光学性质良好，纳米氧化锆粒径小、稳定性强，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温的性能。

二、 ZrO2的结晶形态和晶形转化

在不同温度下， 以三种同质异形体存在，即单斜晶系(m- ZrO2)、四方晶系(t- ZrO2)、立方晶系(c- ZrO2)。三种晶型的ZrO2密度为：单斜型为5.65g/cm3 ，四方型为6.10g/cm3 ，立方型为6.27g/cm3 。

其转化如下：

         1170℃          2375℃           2715℃

单斜ZrO2   →   四方ZrO2   →   立方ZrO2    →  液相

    上述3种晶型之间可以相互转化。由单斜相向四方相转化时会伴随有7%左右的体积变化。加热时由单斜- ZrO2 →四方- ZrO2 ，体积收缩。冷却时由四方- ZrO2 →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 ℃。

氧化锆（VK-R30/50/80,VK-R系列）陶瓷呈白色，含杂质时呈黄色或灰色，一般含有HfO2，不易分离。在常压下纯ZrO2共有三种晶态。氧化锆陶瓷的生产要求制备高纯、分散性能好、粒子超细、粒度分布窄的粉体，氧化锆超细粉末的制备方法很多，氧化锆的提纯主要有氯化和热分解法、碱金属氧化分解法、石灰熔融法、等离子弧法、沉淀法、胶体法、水解法、喷雾热解法等。

三，ZrO2 （VK-R30/50/80,VK-R系列）增韧陶瓷

陶瓷材料虽然有许多优越的特性，如高温力学性能、抗化学侵蚀性能、电绝缘性、较高的硬度和耐磨性等。但由于其结构决定了陶瓷材料缺乏象金属那样在受力状态下发生滑移引起塑性变形的能力，容易产生缺陷，存在裂纹，且易于导致高度的应力集中，因而决定了陶瓷材料脆性的本质。

1、ZrO2（VK-R系列）相变增韧机理

利用ZrO2增韧陶瓷，是通过四方相（VK-R30Y3/Y5；VK-R50Y3Y5）二氧化锆（t-ZrO2 ）转变成单斜相(VK-R30/50/80)二氧化锆 （m-ZrO2 ）马氏体相变来实现的。

ZrO2增韧机制有许多种：应力诱导相变增韧、相变诱发微裂纹增韧、表面诱发强韧化和微裂纹分岔增韧等。

1）相变增韧

ZrO2 （VK-R30/50/80,VK-R系列）颗粒弥散在其它陶瓷基体中，当基体对ZrO2颗粒有足够的正应力，而ZrO2的颗粒度又足够小，则其相变温度可降至室温以下，这样在室温时ZrO2 仍可以保持四方相。当材料受到外应力时，基体对ZrO2 的压抑作用得到松弛，ZrO2 颗粒即发生四方相到单斜相的转变，并在基体中引起微裂纹，从而吸收了主裂纹扩展的能量，达到增加断裂韧性的效果，这就是ZrO2 的相变增韧。

2）微裂纹增韧

部分稳定ZrO2 （VK-R30/50/80,VK-R系列）陶瓷在由四方相氧化锆（VK-R30Y3/Y5；VK-R50Y3Y5）向单斜相（VK-R30/50/80）转变，相变出现了体积膨胀而导致产生微裂纹。这样由ZrO2 陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，以及裂纹在扩展过程中在其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹，都将起着分散主裂纹尖端能量的作用。从而提高了断裂能，称为微裂纹增韧。

微裂纹增韧的机理：是ZrO2 弥散粒子由四方相向单斜相转化引起的体积膨胀，以及由之诱发的弹性压应变能或激发产生的微裂纹，阻碍了主裂纹的扩展或释放其能量，达到韧化提高强度的目的。

根据研究表明：纳米二氧化锆（VK-R30/50/80,VK-R系列） 材料能改善材料（粉末或陶瓷体）的物理性能；提高陶瓷体的韧性和塑性，减少陶瓷的脆性和破裂。降低陶瓷体的烧结体温度。提高烧结体的密度和硬度。提高陶瓷体的耐磨度和冲击性。