Диоксид циркония используется в широком спектре применений и на различных рынках, в частности, в твердотопливных элементах, системах очистки выхлопных газов автомобилей, стоматологических материалах, керамических режущих инструментах и керамических вставках из диоксида циркония для волоконно-оптических кабелей. С развитием циркониевой керамики произошли значительные изменения в областях ее применения. Если раньше она в основном использовалась в огнеупорных материалах, то теперь она трансформировалась в конструкционную керамику, биокерамику и функциональную электронную керамику, и все чаще применяется в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая, авиационная и атомная промышленность.
1. Огнеупорные материалы
Оксид циркония химически стабилен, обладает хорошей термической стабильностью и устойчивостью к термическим ударам, поэтому его можно использовать в качестве жаростойкого керамического покрытия и высокотемпературных огнеупорных изделий. Его также можно добавлять в другие огнеупорные материалы для улучшения огнестойкости. К огнеупорным материалам из диоксида циркония относятся: пропиточные патрубки из диоксида циркония, тигли из диоксида циркония, огнеупорные волокна из диоксида циркония, корундовые кирпичи из диоксида циркония и полые шаровидные огнеупоры из диоксида циркония, которые используются в металлургической и силикатной промышленности.
2. Конструкционная керамика
Циркониевая керамика обладает хорошими механическими свойствами и широко используется в качестве конструкционного материала. Подшипники из циркониевой керамики имеют более высокий срок службы, чем традиционные подшипники скольжения и качения, более износостойкие и коррозионностойкие; из циркониевой керамики можно изготавливать гильзы цилиндров двигателей, поршневые кольца и другие детали, что позволяет повысить тепловую эффективность при одновременном снижении массы; клапаны из циркониевой керамики могут эффективно заменить традиционные клапаны из металлических сплавов, особенно в суровых условиях эксплуатации, эффективно снижая износ и повышая коррозионную стойкость, тем самым значительно увеличивая срок службы; из циркониевой керамики можно изготавливать керамические ножи, которые острее традиционных стальных ножей и имеют красивый внешний вид и т.д.
3. Функциональная керамика
Оксид циркония обладает электропроводностью при высоких температурах, особенно после добавления стабилизаторов. Кроме того, широко используются пьезоэлектрические материалы, изготовленные из основных компонентов диоксида циркония. Кислородные датчики из диоксида циркония обладают высокой чувствительностью и широко применяются для определения содержания кислорода в расплавленной стали, для определения соотношения кислорода и газа в двигателях, а также для определения содержания кислорода в промышленных выхлопных газах. Из керамических материалов на основе диоксида циркония также можно изготавливать датчики температуры, звука, давления и ускорения, а также другие интеллектуальные автоматизированные системы обнаружения.
4. Медицинские биоматериалы
Наиболее распространенные области применения циркониевой керамики в биомедицине — это стоматологические реставрационные материалы и хирургические инструменты; в таких странах, как Япония и США, циркониевые материалы используются для производства фарфоровых зубов с хорошей прозрачностью, биосовместимостью и качеством; а некоторые исследователи уже успешно используют циркониевые материалы для создания искусственных костей в медицинских целях.