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关于氧化镁稳定氧化锆陶瓷及其成为新宠的原因

发布日期:2025-02-19 20:41:45

很少有人知道 锆石锆是一种矿物,锆就是从这种矿物中提取出来的。然而,锆作为资源,对核电站、机械工程、化工、牙科以及医药等行业来说,都是不可或缺的。锆具有热稳定性、高密度、硬度(比铝金属更硬)和耐高压等特性。锆的其他优点包括高氧离子传导率和高熔点。

然而,锆会发生不良的相变,尤其是在高温条件下。因此,氧化镁被用作稳定剂。这为几乎所有工业领域带来了诸多优势。

什么是锆?

乍一看,锆是一种银灰色的金属,延展性极佳,耐热性也极佳。这种金属耐热性极佳,只有在超过1855摄氏度的温度下才会熔化。作为一种宝贵的工业资源,锆的稀有程度令人惊叹!

嗯,它是从锆石中提取的,锆石是一种广泛分布在许多沿海水域沙子下的矿物。需要注意的是,这种矿床遍布地球表面,而不是集中分布。这种矿物在中国、澳大利亚、乌克兰、印度尼西亚和南非都很常见。

1795 年被 马丁·克拉普罗斯德国化学家,这种矿物在工业用途上的排名并未上升。然而,自1925年首次生产出纯锆(不含其他元素或稳定剂)以来,其排名开始上升。20世纪40年代,许多核电站发现了锆的耐热性和耐化学性,锆的使用量随之飙升。

锆的用途是什么?

 

约 90% 锆用于 核电站 用作核反应堆包层。其高熔点和沸点使其能够承受极端温度条件。此外,它对化学物质具有极低的反应性,因为它在核裂变反应中不吸收中子。这使得它成为燃料棒的优质包层,并足以覆盖铀芯块。

尽管锆在核能领域应用广泛,但它的广泛应用还涉及许多行业,包括人造宝石、机械工程、灯丝、牙科和化学工业。锆优异的抗化学反应性能使其成为化学工业中的重要材料。

这种金属用途广泛,因此人们可以通过化学方法最大限度地利用它。例如,锆与氧结合可生成氧化锆或二氧化锆。后者拥有丰富的工业用途,值得投资。

锆石的时尚外观

氧化锆天然存在,也可由锆石或硅酸锆(ZrSiO4)合成。氧化锆是锆石衍生的最重要氧化物之一,广泛应用于牙科等众多工业领域。

氧化锆在牙科中的应用

多年来,牙医们一直在努力寻找提升笑容和口腔健康的方法。有些牙齿断裂或磨损,可能无法再矿化,因此患者会选择金属或瓷质填充物。随着氧化锆牙冠的突破,人们开始寻求能够保持笑容长达20多年的牙冠。

如果您一直饱受牙齿脆弱和畸形的困扰,氧化锆牙冠可以帮助您在咀嚼硬质食物的同时承受多年的压力。虽然氧化锆陶瓷牙冠是新兴的选择,但许多人更喜欢用瓷牙来修复前牙。主要问题是前牙的氧化锆牙冠与其他牙齿不匹配。

一个 2016年氧化锆牙冠安全性研究 对人体的生物相容性已得到证实。这意味着牙冠不会引发身体产生炎症等反应。二氧化锆的生物相容性与高机械强度相结合,使其在骨再生中发挥重要作用。

镁稳定氧化锆(MgO-ZrO2)

虽然纯二氧化锆在许多行业中取得了突破性进展,但它在烧结后高温下无法保持稳定。由于它经历了四方单斜相变,冷却后会失去稳定性,体积也会发生变化。因此,人们使用氧化镁等金属氧化物对其进行稳定处理,使其在高温下保持四方相。因此,镁稳定氧化锆 (MSZ) 具有优异的机械性能。

MSZ 具有优异的抗相变能力,因此具有耐腐蚀性。MSZ 具有生物相容性,可安全用于骨科和牙科领域。

镁稳定氧化锆 (MSZ) 具有优异的抗相变性能,有助于保持其机械性能和高耐热性,满足陶瓷生产的要求。其他材料容易发生热膨胀、磨损、化学腐蚀和相变。因此,MSZ 成为排气系统、炉衬和燃气轮机的有效涂层。

镁稳定氧化锆如何用于陶瓷?

  1. 医学:MSZ 是一种固体生物相容性材料,可用于加强脆弱和磨损的牙齿、假肢和磨损的关节。

  2. 机械工程:MSZ 的高耐磨性使其成为制造切削工具和非耐磨部件的理想选择。

  3. 耐热材料:此类材料可用于航空航天和核能工业,这些工业领域会产生高能量和高温。它们也可用于制造炉衬和涡轮叶片。

  4. 电力:由于导电性差、热稳定性高、介电强度高,MSZ 陶瓷被用于制造绝缘体。

镁稳定氧化锆的性能

机械性能

  • 颜色:黄色

  • 密度:5.7g/cm3

  • 抗压强度:2500MPa

  • 弹性模量:250GPa

  • 韦伯系数:12M

  • 维氏硬度:1100 HV0.5

电气性能

  • 介电常数:28εr

  • 介电强度:13×105V/m

热性能

  • 热导率:3W/m·K

  • 最高使用温度:2100℃

结论

镁稳定氧化锆是陶瓷领域的宝贵资源,很可能在未来几年内持续存在。由于其耐腐蚀和耐高温的特性,这种材料可能会在未来几年继续受到热捧,尤其是在其稳定状态下。由于镁稳定氧化锆在地表广泛分布,企业开采和适量开采并不困难。

 

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