氧化锆坩[gān]埚用于熔炼铂、铑[lǎo]、铱[yī]等贵重金属及合金。氧化锆固体电解质可作为快速测定钢液、铜液及炉气中氧含量的测氧探头及高温燃料电池的隔膜等。利用氧化锆的马氏体相变,将氧化锆引入氧化物和非氧化物陶瓷中,可作为增韧剂,以改善陶瓷的脆性,如氧化锆增韧氧化铝、氮化硅等。
氧化锆(稳定化 ZrO₂)是1800–2200℃超高温炉的内衬材料,核心优势是耐温最高、隔热好、抗热震、抗酸碱 / 熔融金属侵蚀,适合真空 / 空气 / 惰性气氛超高温炉。
熔点:2715℃(纯 ZrO₂)
长期使用温度:1800–2000℃(Y 稳定),短时 2200℃
热导率:1000℃约 2.09 W/(m・K),远低于刚玉砖
线膨胀系数:9.4×10⁻⁶/℃(25–1500℃)
抗热震:1000℃→室温急冷不开裂(部分稳定)
化学稳定性:耐酸碱、抗钢水 / 高温合金 / 炉渣侵蚀,高温不挥发
晶相稳定:Y₂O₃(3–5%)稳定四方 / 立方相,1800℃无相变开裂
材质:Y 稳定多晶 ZrO₂纤维(直径 3–6 μm)
密度:0.3–0.6 g/cm³;厚度:10–50 mm
特点:超轻、低热导、抗热震、柔性好,直接贴炉壳
用途:炉膛背衬、保温层、炉门 / 炉盖隔热
成分:ZrO₂≥90% + Y₂O₃/CaO 稳定剂,1700–1900℃烧结
密度:4.5–5.2 g/cm³;气孔率 < 15%
特点:高强度、低气孔、抗侵蚀,直接接触火焰 / 物料
用途:炉膛内壁、坩埚支撑、高温烧嘴砖
配方:ZrO₂细粉 + 骨料 + Y 稳定剂 + 结合剂(铝酸钙 / 硅溶胶)
施工:现场浇筑 / 捣打,1500℃以上烧结
用途:复杂炉膛、炉底、拐角、修补旧衬
工作层:5–10 mm 95ZrO₂砖(1900℃)
中间层:20–30 mm ZrO₂纤维板(1800℃)
背衬:50 mm 氧化铝纤维(1600℃)
特点:耐温 + 隔热 + 成本平衡,常用在 1800℃工业炉
Y₂O₃(3–5%,首选):1800℃长期稳定,抗热震最优,价格高
CaO(4–6%):<2000℃稳定,价格低,中温(1000–1500℃)易失稳
MgO(2–4%):常温稳定,1200℃以上易分解,少用