氧化锆（化学式：ZrO₂）是一种高性能无机非金属材料，主要特性、制备及应用如下：

一、基本特性

1、物理性质‌

晶体结构‌：常温下以单斜晶系为主（密度5.68 g/cm³），高温下可转变为四方晶系（密度6.10 g/cm³）或立方晶系（密度6.27 g/cm³），晶型转变过程伴随体积变化。

力学性能‌：高硬度（莫氏硬度8.5）、高断裂韧性（6-8 MPa·m¹/²），通过四方相→单斜相转变实现"相变增韧"。

热学性能‌：熔点2715℃，化学稳定性与热稳定性优异。

2、化学性质‌

生理环境中呈惰性，生物相容性良好；耐酸碱腐蚀，高温下稳定。

二、制备工艺

1、粉体合成‌：

主流方法包括共沉淀法、水热合成法，可制得纳米级氧化锆粉体。

2、成型与烧结‌：

注塑、干压成型后，经无压烧结或热压烧结制成致密陶瓷。

3、掺杂改性‌：

添加氧化钇（Y₂O₃）、氧化铈等稳定剂，抑制晶型转变并优化性能。

三、核心应用领域

1、医疗领域‌（生物惰性陶瓷）

牙科植入物、人工关节、骨科修复材料，兼具低磨损率与生物相容性。

工业领域‌

2、电子器件‌：固体电池电解质、压电元件、氧敏电阻；

3、结构材料‌：半导体基板、切削刀具、航空航天耐热部件；

4、耐火材料‌：熔化玻璃窑炉内衬、冶金耐火材料。

5、功能材料‌

光学器件（如钇稳定透明氧化锆）、耐磨涂层、复合陶瓷（如氧化锆增韧氧化铝/ZTA）；

珠宝领域：立方氧化锆（CZ钻）作为钻石替代品。

四、特殊材料衍生

立方氧化锆‌：人工合成的立方晶系氧化锆，莫氏硬度8.5，广泛应用于仿钻饰品。

纳米氧化锆复合材料‌：提升PMMA等材料的挠曲强度，用于防腐抗菌涂层。

氧化锆凭借其独特的力学性能与化学稳定性，成为医疗植入、高端工业及新兴科技领域不可或缺的基础材料。