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氧化锆具有耐高温、耐磨损、耐化学腐蚀、抗氧化、化学稳定性好、比热和导热系数小等优良性能，被广泛应用于航天军工、机械工程、通讯、催化、汽车、冶金、能源、生物等领域。在不同的温度条件下，ZrO2具有三种不同的晶体结构，低温为单斜晶型，中温为四方晶型，高温为立方晶型。其中四方晶型以亚稳态存在，当温度升高时转变立方晶型；温度降低时，转变为单斜晶型。单斜相，四方相和立方相之间在不同温度的相变关系为：
(1)氧化锆在耐火材料领域的应用
由于ZrO2具有耐高温和抗腐蚀的特性，它能抵抗酸性或中性熔体的侵蚀，故广泛用作特种耐火材料料、浇铸口、铸模、高温熔体流槽以及熔炼特殊金属的坩埚等；它与熔体铁或钢不润湿，因此可用作钢水桶、钢水流槽、连续铸钢注和钢液过滤器等；由于复合ZrO2(掺Y2O3或CaO)在高温下具有半导体性，可用作在空气中使用的高温发热元件，最高使用温度可达~℃;高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、不易挥发、无污染。这些优异特性决定了氧化锆纤维是一种顶尖的高档耐火纤维；氧化锆窑炉材料的应用大大提高了窑炉的寿命。其中定径水口作为中间包关键的功能材料，主要用于小方坯连铸，使用过程要求水口孔径基本保持不变，以控制钢水流量，从而保证连铸的正常进行。氧化锆定径水口的应用使水口寿命得到较大提升。
(2)ZrO2在特种陶瓷中的应用
电子陶瓷：ZrO2在电子陶瓷中的应用主要有压电元件(如发火元件、助听器、拾音器等)，滤波器(用于电视机、收录机、共电式无线电收发机等)，超声波振荡器(用于潜艇音纳、鱼群探测器和测深仪等)，蜂鸣器(用于电子计算机输入功率鉴定信号机、曲调桌式电子计算机、数字显示手表及闹钟等)及高温导体等功能陶瓷：稳定型二氧化锆还具备半导体性和敏感特性，可用做半导体材料及氧探测器材料。气体传感器(如氧气分析仪和钢液测氧探头等)，温度传感器(用于电子温度表、复印机、电子透镜等)，声音传感器(用于超声波遥控、潜艇音纳、超声波探伤和诊断仪等)，压力传感器(用于应变仪、拾音器、电子血压表等)，加速度传感器(用于加速度测量仪)等高技术自动控制系统及高温固体燃料电池电介质和磁流体发动机电极等。二氧化锆还有良好的化学稳定性、高的硬度、韧性以及良好的生物兼容性，作为生物陶瓷广泛用于人造牙、骨骼等人体植入件。
结构陶瓷：由于ZrO2具有低热导率、高的强度和韧性、低弹性模量、高抗热冲击性等特性，可以用作空间飞行器的无润滑滚珠轴承和喷气发动机、内燃机和汽轮机的构件(如推杆、连杆、轴承、气缸内衬和活塞帽等);受金属材料自身的限制，金属的腐蚀破坏对阀门耐磨性的作用期限、可靠性、使用寿命具有相当大的影响，氧化锆陶瓷阀门优良的耐磨性、防腐性、抗高温热震性可以弥补这一短板；氧化锆全陶瓷轴承具抗磁电绝缘、耐磨、耐腐蚀、无油自润滑、耐高温、可用于极度恶劣环境及特殊工况；氧化锆陶瓷刀具具有高强度、耐磨损、无氧化、不生锈、耐酸碱、防静电、不会与食物发生反应的特点；氧化锆磨球具有硬度大、磨损率小、使用寿命长、可大幅减少研磨原料的污染，能够很好地保证产品质量，同时氧化锆材料密度大，用做研磨介质时撞击能量强，可大大提高研磨分散效率，可有效缩短研磨时间。
