釔安定氧化鋯 (英文:Yttria-stabilized zirconia, YSZ) 是一種陶瓷材料，藉由添加氧化釔改變二氧化锆的相變態溫度範圍，產生室溫下穩定的立方晶體及四方晶體。
機制 純氧化鋯在室溫為單斜晶相，溫度上升至約1173℃時會轉變成四方晶相，上升至2370℃時則轉換成立方晶相，於2690℃變成液相。
單斜晶相(相變態溫度:1173 °C)四方晶相(相變態溫度:2370 °C)立方晶相(熔點/凝固點:2690 °C)液體
純氧化鋯從高溫冷卻至室溫，經過相變態溫度時正方晶轉換成單斜晶，因其體積劇烈改變，造成燒結後的成品含有微裂縫，往往不堪使用。二氧化锆室溫下不以立方晶相(螢石晶體結構)存在，但藉由添加其他的氧化物，可大幅增加二氧化锆以立方晶相穩定存在的溫度範圍。參雜相安定劑的二氧化锆被稱作穩定化氧化鋯(stabilized zirconias).[1]
除了氧化釔，氧化鈣、氧化镁、二氧化铈、等也可以做為二氧化锆的相安定劑。
添加不同比例氧化釔的二氧化鋯有其術語，英譯如下:
- 4YSZ - 96 mol% ZrO2 4 mol% Y2O3
- 部分安定氧化鋯 (Partially Stabilized Zirconia, PSZ)
- 四方晶氧化鋯 (Tetragonal Zirconia Polycrystal, TZP)
- 8YSZ - 92 mol% ZrO2 8 mol% Y2O3
- 全安定化氧化鋯 (Fully Stabilized Zirconia, FSZ)
- 立方晶氧化鋯(Cubic Stabilized Zirconia, CSZ)
因氧化釔含量而異，線膨脹係數大致為8-10 µm/m°C [2]
離子導電性 二氧化锆添加氧化釔，以Y2O3置換部分Zr2O4，晶體保持電中性立方晶相而有 O2− 空位。由於熱運動可促使 O2− 及空位遷移，釔安定氧化鋯在高溫具有離子導電性，電導率隨溫度上升而增加。利用釔安定氧化鋯的材料特性，可做為固態氧化物燃料電池元件。[1]
用途 釔安定氧化鋯(YSZ)硬度高且化學活性低，作為原料應用於:
- 人工牙冠
- 耐火材料 (例如: 噴射機引擎、汽車陶瓷煞車片)
- 燃氣渦輪機的熱阻障層
- 電子陶瓷 (例如: 偵測汽車廢氣氧氣含量的氧氣感測器、高溫高壓水溶液之pH計探針、燃料電池).
- 固態氧化物燃料電池 (SOFC)。釔安定氧化鋯(YSZ)為其中之固態电解质，氧離子可在高溫(約800 °C-1000 °C)下移動，藉由電極兩端的氧氣濃度差產生電動勢。雖然釔安定氧化鋯(YSZ)在高溫下仍保有相當的機械強度，運作環境溫度過高為這種發電方式的不利條件。此外，也需要相當尺寸、用量的固態电解质以分隔兩處的氣體。[3]
- 合成俗稱蘇聯鑽的立方氧化鋯，有足以媲美鑽石的閃耀及硬度。
- 陶瓷刀
- 摻雜稀土元素可做為磷光測溫法的熱阻障層(TBC)兼發光物質[4]
- (二十世紀早期)能斯脫燈泡(Nernst lamp) 的燈絲
- 光纖陶瓷接頭、袖管
參考文獻 - ^ 1.0 1.1 H. Yanagida, K. Koumoto, M. Miyayama, "The Chemistry of Ceramics", John Wiley & Sons, 1996.
- ^ Matweb: Yttria Stabilized Zirconia （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ Minh, N.Q. Ceramic Fuel-Cells. Journal of the American Ceramic Society. 1993, 76 (3): 563–588. doi:10.1111/j.1151-2916.1993.tb03645.x.
- ^ American Ceramic Society. Progress in Thermal Barrier Coatings. John Wiley and Sons. 29 May 2009: 139– [23 October 2011]. ISBN 978-0-470-40838-4.
閱讀更多 Green, D.J.; Hannink, R.; Swain, M.V. (1989). Transformation Toughening of Ceramics. Boca Raton: CRC Press. ISBN 0-8493-6594-5.
高品質氧化鋯粉體之應用 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
釔安定氧化鋯, 英文, yttria, stabilized, zirconia, 是一種陶瓷材料, 藉由添加氧化釔改變二氧化锆的相變態溫度範圍, 產生室溫下穩定的立方晶體及四方晶體, 目录, 機制, 離子導電性, 用途, 參考文獻, 閱讀更多, 機制, 编辑純氧化鋯在室溫為單斜晶相, 溫度上升至約1173, 時會轉變成四方晶相, 上升至2370, 時則轉換成立方晶相, 於2690, 變成液相, 單斜晶相, 相變態溫度, 1173, 四方晶相, 相變態溫度, 2370, 立方晶相, 熔點, 凝固點, 2690, 液. 釔安定氧化鋯 英文 Yttria stabilized zirconia YSZ 是一種陶瓷材料 藉由添加氧化釔改變二氧化锆的相變態溫度範圍 產生室溫下穩定的立方晶體及四方晶體 目录 1 機制 2 離子導電性 3 用途 4 參考文獻 5 閱讀更多 機制 编辑純氧化鋯在室溫為單斜晶相 溫度上升至約1173 時會轉變成四方晶相 上升至2370 時則轉換成立方晶相 於2690 變成液相 單斜晶相 相變態溫度 1173 C 四方晶相 相變態溫度 2370 C 立方晶相 熔點 凝固點 2690 C 液體純氧化鋯從高溫冷卻至室溫 經過相變態溫度時正方晶轉換成單斜晶 因其體積劇烈改變 造成燒結後的成品含有微裂縫 往往不堪使用 二氧化锆室溫下不以立方晶相 螢石晶體結構 存在 但藉由添加其他的氧化物 可大幅增加二氧化锆以立方晶相穩定存在的溫度範圍 參雜相安定劑的二氧化锆被稱作穩定化氧化鋯 stabilized zirconias 1 除了氧化釔 氧化鈣 氧化镁 二氧化铈 等也可以做為二氧化锆的相安定劑 添加不同比例氧化釔的二氧化鋯有其術語 英譯如下 4YSZ 96 mol ZrO2 4 mol Y2O3 部分安定氧化鋯 Partially Stabilized Zirconia PSZ 四方晶氧化鋯 Tetragonal Zirconia Polycrystal TZP 8YSZ 92 mol ZrO2 8 mol Y2O3 全安定化氧化鋯 Fully Stabilized Zirconia FSZ 立方晶氧化鋯 Cubic Stabilized Zirconia CSZ 因氧化釔含量而異 線膨脹係數大致為8 10 µm m C 2 離子導電性 编辑 釔安定氧化鋯晶體結構示意圖 二氧化锆添加氧化釔 以Y2O3置換部分Zr2O4 晶體保持電中性立方晶相而有 O2 空位 由於熱運動可促使 O2 及空位遷移 釔安定氧化鋯在高溫具有離子導電性 電導率隨溫度上升而增加 利用釔安定氧化鋯的材料特性 可做為固態氧化物燃料電池元件 1 用途 编辑 全瓷牙冠 釔安定氧化鋯 YSZ 硬度高且化學活性低 作為原料應用於 人工牙冠 耐火材料 例如 噴射機引擎 汽車陶瓷煞車片 燃氣渦輪機的熱阻障層 電子陶瓷 例如 偵測汽車廢氣氧氣含量的氧氣感測器 英语 Oxygen sensor 高溫高壓水溶液之pH計探針 燃料電池 固態氧化物燃料電池 SOFC 釔安定氧化鋯 YSZ 為其中之固態电解质 氧離子可在高溫 約800 C 1000 C 下移動 藉由電極兩端的氧氣濃度差產生電動勢 雖然釔安定氧化鋯 YSZ 在高溫下仍保有相當的機械強度 運作環境溫度過高為這種發電方式的不利條件 此外 也需要相當尺寸 用量的固態电解质以分隔兩處的氣體 3 合成俗稱蘇聯鑽的立方氧化鋯 有足以媲美鑽石的閃耀及硬度 陶瓷刀 摻雜稀土元素可做為磷光測溫法的熱阻障層 TBC 兼發光物質 4 二十世紀早期 能斯脫燈泡 Nernst lamp 的燈絲 光纖陶瓷接頭 袖管參考文獻 编辑 1 0 1 1 H Yanagida K Koumoto M Miyayama The Chemistry of Ceramics John Wiley amp Sons 1996 Matweb Yttria Stabilized Zirconia 页面存档备份 存于互联网档案馆 Minh N Q Ceramic Fuel Cells Journal of the American Ceramic Society 1993 76 3 563 588 doi 10 1111 j 1151 2916 1993 tb03645 x American Ceramic Society Progress in Thermal Barrier Coatings John Wiley and Sons 29 May 2009 139 23 October 2011 ISBN 978 0 470 40838 4 閱讀更多 编辑Green D J Hannink R Swain M V 1989 Transformation Toughening of Ceramics Boca Raton CRC Press ISBN 0 8493 6594 5 高品質氧化鋯粉體之應用 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 釔安定氧化鋯 amp oldid 61830367, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，
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