钇稳定氧化锆有啥奥秘？
氧化锆作为性能优异的结构材料和功能材料，具有高硬度、高强度、极高的耐磨性、良好的化学稳定性、热稳定性及优异的生物相容性等优点，同时，还具有带隙宽、介电常数高、折射率高等性能，使其广泛地应用于功能陶瓷材料、电子陶瓷材料、耐火材料及牙齿修复材料等领域。
但是，所有的陶瓷材料都有一个致命缺陷，就是韧性不足，需要加入稳定剂或其它方法来改善其韧性，而加入稳定剂形成稳定氧化锆是最常用的方法之一。
钇稳定氧化锆的性能是如何提升的
纯ZrO2从高温冷却到室温的过程中将发生如下相变：立方相(c)→四方相(t)→单斜相(m)，其中在1150℃左右会发生t到m相变，并伴随约5%的体积膨胀。如果将ZrO2的t→m相变点稳定到室温，使其在承载时由应力诱发产生t→m相变，由于相变产生的体积效应而吸收大量的断裂能，从而使材料表现出异常高的断裂韧度，产生相变增韧，获得高韧性、高耐磨性。
要实现相变增韧，必须添加一定的稳定剂并适当控制烧结工艺，将高温稳定相—四方相亚稳至室温，获得室温下可相变的四方相，这就是稳定剂对氧化锆的稳定作用。稳定至室温的四方相是应力诱导相变的前提条件，所以该过程是氧化锆陶瓷获得优良性能的关键，这也一直是氧化锆结构陶瓷材料研究的重要内容。
稳定剂中稳定效果最好同时也是最常用的是Y2O3。
钇稳定氧化锆的制备方法
1
共沉淀法
含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后，所有离子同时沉淀的方法称为共沉淀法。一般在可溶性锆盐和钇盐的混合水溶液中，加入氨水、苛性钠、(NH4)2CO3或尿素等碱性物质，从而生成锆和钇的氢氧化物沉淀，然后对沉淀物经洗涤、干燥、热处理、粉碎即得超细粉末，该法不仅工艺简单，对设备要求不高，成本低，重复性好，而且可制得各种晶型的氧化物粉体，最小粒径可达数十纳米，化学均匀性良好，易烧结，纯度高，既适合于实验室规模也可以扩大至工业规模生产。
2
溶胶-凝胶法
其基本原理如下：使用烷氧金属或金属盐等前驱物和有机聚合物的共溶剂，使前驱物在含有聚合物的共溶剂中水解和缩合，控制合理条件，使聚合物在凝胶形成与干燥过程中不发生相分离，即可获得纳米粒子。
3
共沉淀-凝胶法
该法利用氧氯化锆和氯化钇为原料，在溶液中加入有机分散剂和无机分散剂，加热条件下滴加氨水形成共沉淀物，再经过凝胶化。该方法主要是采用了共沉淀所使用的廉价原料。
4
醇-水溶液法
该方法是一种较新的制备纳米ZrO2粉体的方法，其基本原理是当ZrOCl2醇-水溶液加热时，溶液的介电常数迅速下降，导致溶液的溶剂化能力下降、溶剂的溶解力下降，溶液达到过饱和状态而产生沉淀。
5
水热法
它是通过高压釜中一定水热条件下的化学反应，实现原子、分子级的微粒构筑和晶体生长。水热条件下ZrO2粉体制备有很多途径，主要有：水热沉淀、水热结晶、水热氧化、水热合成、水热分解、水热阳极氧化、水热脱水等。其中水热沉淀法是最常使用的方法。
水热法的最大优点是可以直接从200℃左右的水介质中得到结晶氧化物，避免了高温煅烧工艺，可有效的防止粉末团聚。
6
微乳液法
近来微乳液法引起了人们广泛重视，因为该方法不仅实验装置简单，操作容易，分散性能好，而且微乳液结构从根本上限制了粒子生长，可以人为控制合成颗粒的大小，粒度分布窄。制得的颗粒为球形，在超细颗粒尤其是纳米级粒子的制备方面有其他化学方法无可比拟的优点，是制备超细粒子的理想反应介质，但生产过程复杂，成本较高。
7
自蔓延法
自蔓延法是也一种较新的方法，它利用反应物之间高化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料。其主要特征是反应只需局部点火引发燃烧波，并使其在原料中传播以实现系统的合成过程。这种方法反应时间短、污染小，可制备小尺寸晶粒，而且原料价格便宜，在制备过程中容易控制摩尔比，但是用这种方法得到的颗粒分布不均匀，团聚明显。
总结
上述介绍的这些方法都有各自的优点，尤其是在要想获得组分均匀、颗粒细、粒径分布窄、比表面积大、无团聚的纳米YSZ粉体依然十分困难。尤其是其成本往往比较高，故而影响其应用。所以今后的研究将主要集中在以下几个方面：
（1）寻找能够有效的解决粉体团聚问题，制备分散性好、均匀且可人为控制粒子大小和形状的新方法。
（2）通过表面修饰或包覆等方法制备特殊用途的复合氧化锆纳米粉体。
（3）对纳米材料的性能测试和表征手段的进一步完善和发展。
（4）探索工艺简单、生产周期短、成本低且适合工业化大规模生产的高质量YSZ粉体制备方法。
参考资料：
[1]吕彩霞等.高分散氧化钇稳定纳米氧化锆粉体的制备
[2]孙静等.稳定氧化锆陶瓷的研究现状
[3]王洪升等.钇稳定氧化锆纳米粉体制备技术研究进展
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