一、概括

氧化锆（ZrO₂）陶瓷零部件是以高纯度氧化锆粉体经精密烧结、加工制成的先进陶瓷部件，具备高韧性、耐磨性、生物相容性及优异的化学稳定性，广泛应用于医疗器械、精密机械、消费电子、能源化工等领域，是替代金属和传统陶瓷的关键材料。

二、性能特点

1.高卓越的机械性能

• 高韧性：通过相变增韧技术（四方相→单斜相），断裂韧性可达 8–10 MPa·m¹/²（远高于氧化铝陶瓷的3–4 MPa·m¹/²），抗冲击性能优异;

• 超高硬度和耐磨性：莫氏硬度 ≥8.5，耐磨性为不锈钢的 15倍以上，适用于高频摩擦场景;

• 抗弯强度高：可达 ≥1200 MPa，耐压强度 ≥2.0 GPa;

2.极端环境稳定性

• 耐高温性：长期使用温度 800–1400°C（依稳定剂类型不同），高温下强度保持率高;

• 化学惰性：耐强酸（氢氟酸除外）、强碱及有机溶剂，在生物体液、高温蒸汽中无腐蚀;

• 低热导率（2–3 W/m·K）：适用于隔热部件，减少热传递损失;

3.功能化表面特性

• 超精密加工能力：表面粗糙度 Ra≤0.02μm，可实现镜面抛光（如人工关节球头);

• 生物惰性：通过ISO 10993生物相容性认证，无毒、无致敏性;

4.电学与特殊性能

• 绝缘性：室温电阻率 ≥10¹⁰ Ω·cm，适用于电子绝缘部件;

• 离子导电性（钇稳定氧化锆）：在高温下具备氧离子传导性，用于固态燃料电池电解质;

三、应用领域

1.医疗器械领域

• 人工关节球头与牙种植体：利用生物相容性+高耐磨性，避免金属离子释放，使用寿命超20年;

• 手术刀具与导丝：超高表面光洁度（Ra≤0.05μm）减少组织损伤，耐高温高压灭菌;

2.精密工业与消费电子

• 高端轴承与轴套：替代SiC用于中低温（<800°C）高速轴承，兼具韧性成本优势;

• 消费电子结构件：手机背板、智能穿戴部件，提供高光泽度、抗跌落、5G信号穿透性;

• 精密研磨介质：用于纳米级粉体研磨，污染率仅为金属磨球的1/100;

3.能源与化工领域

• 燃料电池电解质片（钇稳定氧化锆）：氧离子导体，支撑SOFC/SOEC高效能量转换;

• 耐腐蚀泵阀与密封环：抵抗酸/碱/有机溶剂腐蚀，寿命为316L不锈钢的5倍以上;

4.半导体辅助设备

• 晶圆处理夹具：低热膨胀系数（≈10×10⁻⁶/K）确保高温工艺中的尺寸稳定性;

• 真空腔室部件：极低放气率与抗等离子体侵蚀，满足高洁净度要求。