什么是YSZ(钇稳定氧化锆)? 它的优势？

YSZ是一种陶瓷材料，借由添加氧化钇改变二氧化锆的相变态温度范围，产生室温下稳定的立方晶体及四方晶体。

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。

氧化钇稳定氧化锆YSZ的优势

   常见的氧化锆稳定剂通常是碱土氧化物或者稀土氧化物，比如氧化钇，氧化铈，氧化钙，氧化镁。这些稳定剂稳定氧化锆的实质大致是相似的，但是性能却有所不同。应用中，掺杂氧化钇的氧化锆具有良好的综合性能，也是目前应用最多的固体电解质；掺杂氧化铈的稳定氧化锆电导率最好，但是其机械性能相对较差；掺杂氧化钙的稳定氧化锆比其他稳定剂性能要好，相对价格便宜，但容易脱钙失稳；掺杂氧化镁的稳定氧化锆电导率一般，价格便宜，但是其长期使用性能差，一般用作易耗品。

   氧化钇是作为稳定剂使用，这种材料主要是四方结构。所有氧化锆材料中它的抗弯强度最高，尤其是烧结压制的时候。钇稳定氧化锆晶粒细小，由于其高耐磨性适合应用在切割工具中，用来实现切割一个非常尖锐的边角部分。优良的晶粒使得生产出来的陶瓷密度密集，无很多气孔，具有优良的机械强度，耐腐蚀，冲击韧性，抗热震性和极低的导热性能。由于这些特点，钇稳定氧化锆主要被使用在耐磨零件，切割工具和热障涂层方面。

钇稳定氧化锆的典型应用举例：

1. 固体氧化物燃料电池SOFC

   固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。SOFC系统中阳极支撑体采用宏武纳米U706 ZRO2-8Y,YSZ是优良的氧离子导体，并且在氧化气氛和还原气氛下都很稳定，是应用于固体氧化物燃料电池中的理想材料。

2. 生物陶瓷，电子陶瓷，结构陶瓷

   U703 ZRO2-3Y生物级义齿用钇稳定氧化锆具有高断裂强度，高断裂韧性，高透光性的特点。玉质感很强，高度美白，能与人类的牙齿色泽很好地进行匹配.并极其适合使用手动研磨仪或CAD/CAM设备铣削.

3. 人造宝石，彩色陶瓷饰品

   氧化锆彩色陶瓷饰品的硬度接近天然钻石，比金属轻，永不磨损，永不变色，永不生锈，美观耐用，亮泽璀璨，质感，视觉超凡脱俗。

4. 耐火材料

   氧化钇稳定氧化锆作为耐火材料，应用于电子陶瓷烧支承垫板，熔化玻璃、冶金金属用耐火材料。

5. 氧传感器

   氧传感器是汽车上的标准配置，它是利用陶瓷敏感元件测量汽车排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制燃烧空燃比，以保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。

6. 更多应用

磨损零件，热阻隔涂层，光纤，套圈和轴套，研磨介质