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1. 基本概述
- 化学式：ZrO2
- 分子量：123.22
- 外观：白色无臭无味晶体
- 密度：5.85 g/cm³
- 熔点：2700℃
- 沸点：4300℃
- 晶型：单斜（m）、四方（t）、立方（c）相
2. 物理性质
- 硬度：莫氏硬度为7
- 热膨胀系数：低（有利于耐高温应用）
- 折射率：高（n≈2.2）
- 电导率：常温下较低，但随温度升高而增加
3. 化学性质
- 耐腐蚀性：对酸、碱有较强的抵抗能力，除氢氟酸和浓硫酸外，几乎不溶于其他无机酸
- 稳定性：在高温下具有良好的化学稳定性，不易发生化学反应
- 两性氧化物：既可以作为酸性氧化物，也可以作为碱性氧化物，与碱共熔可形成锆酸盐
- 反应性：与碳和氯气在高温下反应生成四氯化锆，与四氯化碳反应生成二氯氧化锆
4. 电子结构
- 能带间隙：约6 eV，表明其具有较好的绝缘性能
- 态密度：通过B3LYP杂化泛函计算，可以很好地解释其导电性和光吸收性能
1. GHS分类：稳定性氧化锆不属于《全球化学品统一分类和标签制度》（GHS）中的危险化学品类别。这意味着它不具有剧烈毒性、易燃性或爆炸性等危险特性。
2. 安全术语：稳定性氧化锆的安全术语包括S26和S36/37/39。S26表示不慎与眼睛接触后，必须立即用大量清水冲洗并征求医生意见；S36/37/39表示穿戴适当的防护服和手套。
3. 风险术语：风险术语为R36/37/38，表示该物质对眼睛、呼吸系统和皮肤有刺激作用。
4. 急救措施：如果吸入稳定性氧化锆粉尘，应迅速转移到空气新鲜处，保持呼吸道通畅；如果不慎与眼睛接触，应用大量清水或生理盐水冲洗至少15分钟，并立即就医；如果皮肤接触，应立即脱去污染的衣物，用大量流动清水彻底冲洗至少15分钟，并就医。
5. 消防措施：稳定性氧化锆本身不可燃，但火场中可能会释放刺激性气体。因此，在火灾现场应佩戴自给式呼吸器，穿防火防毒服，并在上风向灭火，避免吸入有害烟雾。
6. 泄漏应急处理：作业人员应佩戴防尘口罩、防护眼镜和防护服，避免产生粉尘；用洁净的铲子收集干燥、洁净、有盖的容器中，运至废物处理场所。
7. 废弃处置：废弃的稳定性氧化锆应按照当地法规进行处理，通常可作为一般工业固体废物进行填埋或焚烧处理。
8. 安全数据表（SDS）：稳定性氧化锆的安全数据表（SDS）提供了关于其安全使用、存储和处置的详细信息。SDS包括产品信息、危险性概述、理化特性、健康危害信息、环境危害信息、储存和运输信息、泄漏应急处理等内容，是用户了解和使用该物质的重要参考文件。
1. 化学成分
- 氧化锆含量：氧化锆的含量直接影响材料的性能。高纯度的氧化锆能够提供更好的机械强度和耐腐蚀性。
- 稳定剂类型及比例：常见的稳定剂包括氧化钇（Y2O3）、氧化镁（MgO）、氧化铈（CeO2）和氧化钙（CaO）。每种稳定剂的比例会影响最终材料的相变温度、力学性能和导电性能。例如，部分稳定氧化锆（PSZ）通常含有8-10 wt%的Y2O3，而完全稳定氧化锆（FSZ）则含有超过15 wt%的Y2O3。
2. 物理性能
- 密度：氧化锆的理论密度为5.89 g/cm³，实际密度取决于烧结体的致密程度。高致密度的材料通常具有较好的力学性能。
- 硬度：莫氏硬度为7，表明其具有较高的耐磨性，适合用作高强度结构材料。
- 热膨胀系数：氧化锆的热膨胀系数较低，这使得其在高温环境下具有良好的尺寸稳定性。
- 热导率：热导率较低，有利于作为高温隔热材料使用。
- 电导率：特别是钇稳定氧化锆（YSZ），具有较高的氧离子电导率，广泛用于固体氧化物燃料电池（SOFC）中。
3. 微观结构
- 晶粒尺寸：晶粒尺寸影响材料的力学性能和电学性能。细小且均匀的晶粒有助于提高材料的强度和韧性。
- 相组成：单斜相（m-ZrO2）、四方相（t-ZrO2）和立方相（c-ZrO2）是氧化锆的主要晶相。不同相之间的转变温度和条件对材料性能有显著影响。
4. 力学性能
- 抗弯强度：钇稳定氧化锆（YSZ）的抗弯强度通常在1000 MPa以上。
- 断裂韧性：断裂韧性在10-15 MPa·m²¹²，这使得材料在受到冲击时不易破裂。
5. 化学性能
- 耐腐蚀性：氧化锆对酸和碱具有很好的耐受性，不易被腐蚀。
- 化学稳定性：在高温下仍能保持良好的化学稳定性，适用于严苛环境。
6. 电学性能
- 氧离子电导率：钇稳定氧化锆在高温下具有高的氧离子电导率，是固体氧化物燃料电池中的关键材料。
- 电化学稳定性：在燃料电池工作环境下，钇稳定氧化锆表现出优异的电化学稳定性。
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