先进陶瓷材料虽然具有许多优越的特性，如优异的高温力学性能、抗化学侵蚀性能、电绝缘性、高硬度和耐磨性等，但由于其晶体结构决定了陶瓷材料缺乏像金属那样的塑性变形能力（即缺乏滑移系统），在受力状态下容易产生缺陷和裂纹，并导致高度的应力集中，从而表现出脆性的本质。为了克服这一问题，各国学者在高强度、高韧性陶瓷领域进行了大量研究，主要集中在两个方面：提高断裂能和引入塑性变形机制。目前最有效的途径包括纤维（包括晶须）增强和利用氧化锆（ZrO₂）相变增韧。其中，研究较多且成效显著的是氧化锆增韧陶瓷（Zirconia Toughened Ceramics, ZTC），通过氧化锆的相变增韧机制，显著提高了先进陶瓷材料的断裂韧性和抗冲击性能。

1 氧化锆陶瓷和氧化锆增韧陶瓷的区别：

氧化锆陶瓷和氧化锆增韧陶瓷是两种不同类型的材料，两者在组成、晶体结构和性能方面存在明显的差异：

（1）氧化锆陶瓷：

— 组成：主要由单一的氧化锆（ZrO2）晶粒组成，晶粒尺寸较大，结构相对简单，具有高纯度和良好的结晶性，具备较高的硬度和抗磨损性能。

— 晶体结构：纯氧化锆常呈现出四方晶系结构，即常温下的单斜相。这种结构在高温下会发生相变，在应力作用下容易发生脆性断裂，裂纹扩展速度快。

— 性能：具有优异的硬度、抗磨损性和化学稳定性。它在高温下的强度和刚性也相对较高。然而，由于其晶体结构的相变特性，氧化锆陶瓷在受到外部应力时易于发生裂纹扩展，导致其韧性较低。

（2）氧化锆增韧陶瓷：

— 组成：是在氧化锆陶瓷基础上添加一定量的稳定相（通常为氧化钇或其他稳定氧化物）。这些添加剂能够改变氧化锆的晶体结构，使其具有更好的韧性和抗断裂性能。

— 晶体结构：通过添加稳定相，氧化锆增韧陶瓷可以实现晶体结构的稳定化，形成更稳定的晶相，如立方相或二相组织。在应力作用下，会发生相变增韧（如四方相向单斜相转变），吸收能量并抑制裂纹扩展。这种改变可以有效阻止裂纹扩展，提高材料的韧性和断裂韧度。

— 性能：添加稳定相后，氧化锆增韧陶瓷的韧性和断裂韧度得到显著提高。稳定相的引入可阻止晶体结构相变，从而有效防止裂纹扩展，提高材料的弯曲强度和韧性。这使得氧化锆增韧陶瓷在耐冲击和耐磨损应用中具有更好的性能。

2 氧化锆陶瓷到氧化锆增韧陶瓷的发展契机

氧化锆陶瓷到氧化锆增韧陶瓷的发展契机源于对材料性能和应用需求的不断提升。

传统氧化锆陶瓷具有高硬度、优异的耐磨性和耐高温性能，但其脆性和易碎性限制了其在某些应用领域的使用。为了克服这一问题，研究人员开始探索增加氧化锆陶瓷的韧性和断裂韧性的方法。引入适量的增韧相成分，如钇稳定的氧化锆，可以在氧化锆陶瓷中形成均匀分布的细小颗粒，从而在晶界和颗粒界面处引入位错和裂纹的阻碍作用，提高了材料的韧性和断裂韧性。这种增韧效果使得氧化锆陶瓷能够更好地抵抗断裂和磨损，同时保持其优异的硬度和耐磨性能。

氧化锆增韧陶瓷的出现满足了对高性能陶瓷材料的需求，尤其在切削、磨削和高温应用等领域，具有广阔的应用前景。因此，对材料性能和应用需求的不断提升促使了氧化锆陶瓷向氧化锆增韧陶瓷的发展转变，为其在工业和科技领域中的应用打开了新的机遇。

3  全球在氧化锆陶瓷领域具有领先技术和市场影响力的企业

（1）日本电工（NGK Insulators, Ltd.）

日本电工是日本领先的陶瓷材料制造商，成立于1919年，总部位于日本名古屋，专注于高性能陶瓷的研发与生产。在氧化锆陶瓷领域，日本电工以其先进的技术和高质量的产品闻名，提供氧化锆陶瓷粉体、成型件及功能件，广泛应用于汽车、电子、能源和工业领域。其氧化锆陶瓷产品以高硬度、耐磨性和优异的机械性能著称，特别是在高温、高负荷和腐蚀性环境中表现优异。日本电工通过持续的技术创新和全球化布局，致力于为客户提供高可靠性的陶瓷解决方案，成为全球氧化锆陶瓷市场的重要参与者。

（2）赛琅泰克（CeramTec）

赛琅泰克是德国知名的先进陶瓷制造商，在医疗陶瓷领域处于全球领先地位，成立于1903年，总部位于德国普洛欣根，专注于高性能陶瓷材料的研发与生产。在氧化锆陶瓷领域，赛琅泰克以其卓越的技术和高质量的产品闻名，提供氧化锆陶瓷粉体、成型件及功能件，广泛应用于医疗、工业、电子和航空航天领域。其氧化锆陶瓷产品以优异的强度、韧性和生物相容性著称，特别是在人工关节、牙科种植体和工业耐磨部件中表现突出，在相关市场占据重要份额。。赛琅泰克通过持续的技术创新和全球化布局，致力于为客户提供高可靠性的陶瓷解决方案，成为全球氧化锆陶瓷市场的领导者之一。

（3）CoorsTek

CoorsTek是全球领先的工程陶瓷制造商，成立于1910年，总部位于美国科罗拉多州，专注于高性能陶瓷材料的研发与生产。在氧化锆陶瓷领域，CoorsTek以其先进的技术和高质量的产品闻名，提供高纯度氧化锆粉体、成型件及功能件，广泛应用于半导体、医疗、能源和工业领域。其氧化锆陶瓷产品以优异的强度、韧性和耐磨性著称，特别是在高温、高负荷和腐蚀性环境中表现出色。CoorsTek通过持续的技术创新和全球化布局，致力于为客户提供定制化的陶瓷解决方案，成为全球氧化锆陶瓷市场的重要参与者。

（4）东方锆业

广东东方锆业科技股份有限公司，是一家专注于锆系列制品研发、生产和销售的国家火炬计划重点高新技术企业。公司拥有多个独立的规模化生产基地，包括广东汕头、韶关乐昌、河南焦作以及云南楚雄生产基地等，形成下游锆制品的完整产业链。公司产品涵盖锆英砂、钛精矿、独居石、硅酸锆、氯氧化锆、电熔锆、二氧化锆、复合氧化锆、氧化锆陶瓷结构件九大系列共一百多个品种规格，是我国锆行业中技术领先、具备核心竞争力和综合竞争力的企业之一，也是全球锆产品品种齐全的制造商之一。

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