先進陶瓷材料雖然具有許多優越的特性，如優異的高溫力學性能、抗化學侵蝕性能、電絕緣性、高硬度和耐磨性等，但由于其晶體結構決定了陶瓷材料缺乏像金屬那樣的塑性變形能力（即缺乏滑移系統），在受力狀態下容易產生缺陷和裂紋，并導致高度的應力集中，從而表現出脆性的本質。為了克服這一問題，各國學者在高強度、高韌性陶瓷領域進行了大量研究，主要集中在兩個方面：提高斷裂能和引入塑性變形機制。目前最有效的途徑包括纖維（包括晶須）增強和利用氧化鋯（ZrO?）相變增韌。其中，研究較多且成效顯著的是氧化鋯增韌陶瓷（Zirconia Toughened Ceramics, ZTC），通過氧化鋯的相變增韌機制，顯著提高了先進陶瓷材料的斷裂韌性和抗沖擊性能。

1 氧化鋯陶瓷和氧化鋯增韌陶瓷的區別：

氧化鋯陶瓷和氧化鋯增韌陶瓷是兩種不同類型的材料，兩者在組成、晶體結構和性能方面存在明顯的差異：

（1）氧化鋯陶瓷：

— 組成：主要由單一的氧化鋯（ZrO2）晶粒組成，晶粒尺寸較大，結構相對簡單，具有高純度和良好的結晶性，具備較高的硬度和抗磨損性能。

— 晶體結構：純氧化鋯常呈現出四方晶系結構，即常溫下的單斜相。這種結構在高溫下會發生相變，在應力作用下容易發生脆性斷裂，裂紋擴展速度快。

— 性能：具有優異的硬度、抗磨損性和化學穩定性。它在高溫下的強度和剛性也相對較高。然而，由于其晶體結構的相變特性，氧化鋯陶瓷在受到外部應力時易于發生裂紋擴展，導致其韌性較低。

（2）氧化鋯增韌陶瓷：

— 組成：是在氧化鋯陶瓷基礎上添加一定量的穩定相（通常為氧化釔或其他穩定氧化物）。這些添加劑能夠改變氧化鋯的晶體結構，使其具有更好的韌性和抗斷裂性能。

— 晶體結構：通過添加穩定相，氧化鋯增韌陶瓷可以實現晶體結構的穩定化，形成更穩定的晶相，如立方相或二相組織。在應力作用下，會發生相變增韌（如四方相向單斜相轉變），吸收能量并抑制裂紋擴展。這種改變可以有效阻止裂紋擴展，提高材料的韌性和斷裂韌度。

— 性能：添加穩定相后，氧化鋯增韌陶瓷的韌性和斷裂韌度得到顯著提高。穩定相的引入可阻止晶體結構相變，從而有效防止裂紋擴展，提高材料的彎曲強度和韌性。這使得氧化鋯增韌陶瓷在耐沖擊和耐磨損應用中具有更好的性能。

2 氧化鋯陶瓷到氧化鋯增韌陶瓷的發展契機

氧化鋯陶瓷到氧化鋯增韌陶瓷的發展契機源于對材料性能和應用需求的不斷提升。

傳統氧化鋯陶瓷具有高硬度、優異的耐磨性和耐高溫性能，但其脆性和易碎性限制了其在某些應用領域的使用。為了克服這一問題，研究人員開始探索增加氧化鋯陶瓷的韌性和斷裂韌性的方法。引入適量的增韌相成分，如釔穩定的氧化鋯，可以在氧化鋯陶瓷中形成均勻分布的細小顆粒，從而在晶界和顆粒界面處引入位錯和裂紋的阻礙作用，提高了材料的韌性和斷裂韌性。這種增韌效果使得氧化鋯陶瓷能夠更好地抵抗斷裂和磨損，同時保持其優異的硬度和耐磨性能。

氧化鋯增韌陶瓷的出現滿足了對高性能陶瓷材料的需求，尤其在切削、磨削和高溫應用等領域，具有廣闊的應用前景。因此，對材料性能和應用需求的不斷提升促使了氧化鋯陶瓷向氧化鋯增韌陶瓷的發展轉變，為其在工業和科技領域中的應用打開了新的機遇。

3 全球在氧化鋯陶瓷領域具有領先技術和市場影響力的企業

（1）日本電工（NGK Insulators, Ltd.）

日本電工是日本領先的陶瓷材料制造商，成立于1919年，總部位于日本名古屋，專注于高性能陶瓷的研發與生產。在氧化鋯陶瓷領域，日本電工以其先進的技術和高質量的產品聞名，提供氧化鋯陶瓷粉體、成型件及功能件，廣泛應用于汽車、電子、能源和工業領域。其氧化鋯陶瓷產品以高硬度、耐磨性和優異的機械性能著稱，特別是在高溫、高負荷和腐蝕性環境中表現優異。日本電工通過持續的技術創新和全球化布局，致力于為客戶提供高可靠性的陶瓷解決方案，成為全球氧化鋯陶瓷市場的重要參與者。

（2）賽瑯泰克（CeramTec）

賽瑯泰克是德國知名的先進陶瓷制造商，在醫療陶瓷領域處于全球領先地位，成立于1903年，總部位于德國普洛欣根，專注于高性能陶瓷材料的研發與生產。在氧化鋯陶瓷領域，賽瑯泰克以其卓越的技術和高質量的產品聞名，提供氧化鋯陶瓷粉體、成型件及功能件，廣泛應用于醫療、工業、電子和航空航天領域。其氧化鋯陶瓷產品以優異的強度、韌性和生物相容性著稱，特別是在人工關節、牙科種植體和工業耐磨部件中表現突出，在相關市場占據重要份額。。賽瑯泰克通過持續的技術創新和全球化布局，致力于為客戶提供高可靠性的陶瓷解決方案，成為全球氧化鋯陶瓷市場的領導者之一。

（3）CoorsTek

CoorsTek是全球領先的工程陶瓷制造商，成立于1910年，總部位于美國科羅拉多州，專注于高性能陶瓷材料的研發與生產。在氧化鋯陶瓷領域，CoorsTek以其先進的技術和高質量的產品聞名，提供高純度氧化鋯粉體、成型件及功能件，廣泛應用于半導體、醫療、能源和工業領域。其氧化鋯陶瓷產品以優異的強度、韌性和耐磨性著稱，特別是在高溫、高負荷和腐蝕性環境中表現出色。CoorsTek通過持續的技術創新和全球化布局，致力于為客戶提供定制化的陶瓷解決方案，成為全球氧化鋯陶瓷市場的重要參與者。

（4）東方鋯業

廣東東方鋯業科技股份有限公司，是一家專注于鋯系列制品研發、生產和銷售的國家火炬計劃重點高新技術企業。公司擁有多個獨立的規模化生產基地，包括廣東汕頭、韶關樂昌、河南焦作以及云南楚雄生產基地等，形成下游鋯制品的完整產業鏈。公司產品涵蓋鋯英砂、鈦精礦、獨居石、硅酸鋯、氯氧化鋯、電熔鋯、二氧化鋯、復合氧化鋯、氧化鋯陶瓷結構件九大系列共一百多個品種規格，是我國鋯行業中技術領先、具備核心競爭力和綜合競爭力的企業之一，也是全球鋯產品品種齊全的制造商之一。

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