氧化锆粉饼、制备方法及用途、及其收缩性能的调节方法
技术领域
本发明属于陶瓷材料领域，涉及一种氧化锆粉饼、制备方法及用途、及其收缩性能的调节方法，具体涉及一种氧化锆粉饼、其制备方法及用途，以及通过所述氧化锆粉饼制备得到的氧化锆烧结体、制备方法及用途，以及使用所述氧化锆粉饼或氧化锆烧结体制备得到的义齿、及其制备方法，以及一种氧化锆烧结体起始收缩温度的调节方法，及一种氧化锆烧结体收缩率的调节方法。
背景技术
自然牙具有渐变的透光性，分层氧化锆义齿能够做出与自然牙外观更接近的透光性渐变型义齿。透光性渐变型义齿通过具有不同Y2O3含量实现。但因成分不同，在相同工艺下生产的各种氧化锆粉体，其收缩行为不同，当两种或多种不同钇含量的氧化锆粉体分层压制后，在烧结过程中会出现内应力，导致整体强度降低甚至开裂，烧结后的成品发生变形。
现有技术之一是通过调节烧结助剂(如Al2O3等)的含量，实现收缩行为的调整。烧结助剂的加入，可以影响晶粒的生长状态，从而控制氧化锆的烧结活性。在同一温度下烧结时，添加不同种类或不同含量的烧结助剂会得到出不同的收缩行为。烧结助剂虽然可以有效调节氧化锆烧结收缩率，但烧结助剂的加入会对氧化锆烧结体的透性和颜色产生影响。比如，在氧化锆中添加Al2O3，烧结体透性将会降低，白度会增加。为了避免这一缺陷，可提高钇含量进行改善，但钇含量的提高会带来烧结体强度的降低。因此，通过成分调节收缩率会带来连锁性问题，调整措施繁琐。
现有技术还有是通过设置不同氧化锆层之间的过渡层，实现对收缩性能差别的最小化，对于钇含量差别较大的氧化锆层，调节程度有限，无法适用于钇含量差别较大的氧化锆层的收缩一致性的调节，限制了透光性渐变的渐变范围。
本领域需要开发一种能够将不同钇含量的氧化锆粉体调节为具有大致相同的收缩率的方法，这种方法能够使具有不同钇含量的氧化锆粉体烧结过程中具有大致相同的收缩行为，烧结后变形量小，不易开裂。
CN107108373A(2014年)提供抑制缺陷的发生且透明性会变化的氧化锆烧结体，烧结体中含有4～7mol％的氧化钇作为稳定剂和遮光材料，遮光材料为选自包含氧化硅、氧化铝、氧化钛、锆和硅的复合氧化物的组中的至少一者。氧化锆烧结体的第二区域中遮光材料的含有率比第一区域高，两区域中的氧化钇的含有率之差为1mol％以下。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种氧化锆粉饼，所述氧化锆粉饼包括至少两层氧化锆粉体层，不同氧化锆粉体层的钇含量不同，且所述不同氧化锆粉体层，TMA曲线收缩起始温度差值≤5℃(例如4℃、3℃、2℃、1℃等)；所述不同氧化锆粉体层，TMA曲线收缩率偏差≤0.3％(例如0.2％、0.1％等)。
TMA(thermomechanical%20analysis)，中文名称是热机械分析，是指在程序控制温度下测量物质形变与温度的关系的方法。本发明提供的氧化锆粉饼具有多层氧化锆粉体层，每层氧化锆粉体层通过调整钇含量的不同，获得烧结后的不同透光性，实现透光性的渐变。现有技术中，不同钇含量的氧化锆粉体收缩行为大都表现不一致，在后续的烧结过程中，造成变形、开裂等问题。本发明提供的氧化锆粉体具有多层结构，且每层氧化锆粉体层钇含量不同，但是其收缩行为能够保持大致相同，能够解决烧结过程中产生变形、开裂等问题。
优选地，所述氧化锆粉饼中，不同氧化锆粉体层的钇含量最大差值＞1mol％(例如1.2mol％、2mol％、3mol％、4mol％、5mol％、6mol％等)，优选1～5mol％。
需要说明的是，所述氧化锆粉饼中，不同氧化锆粉体层的钇含量最大差值＞1mol％意指：本发明提供的氧化锆粉饼中，具有至少两层氧化锆粉体层，在所有的氧化锆粉体层钇含量差值的集合中，最大差值＞1mol％。所述差值为任选的不同层氧化锆粉体层的钇含量的差值。
优选地，所述氧化锆粉体层由下至上钇含量依次增大。
钇含量越大，透光性越好，由下至上钇含量依次增大的多层氧化锆粉饼，外观呈现渐变透光性，与自然牙接近。
优选地，所述氧化锆粉体包括3层氧化锆粉体层，其中钇含量依次为2.6～3.4mol％、3.6～4.4mol％和4.6～5.4mol％；进一步优选所述3层氧化锆粉体层的钇含量依次为3mol％、4mol％和5mol％。
本发明目的之二是提供一种氧化锆粉饼的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将锆源、钇源和其他功能性元素源混合于液相中，进行水热合成；液相热合成的产物进行煅烧热处理，得到具有不同钇含量的氧化锆粉体；
根据氧化锆粉体原料中的钇含量，按照如下公式选择氧化锆粉体制备过程中的水热合成温度和煅烧热处理温度：
ΔT水热合成＝-k1ΔX钇式(I)
ΔT煅烧热处理＝k2ΔX钇式(II)
其中，ΔT水热合成为任意两组氧化锆粉体原料制备过程中水热合成温度的差值，单位为℃；ΔT煅烧热处理为任意两组氧化锆粉体原料制备过程中煅烧热处理温度的差值，单位为℃；ΔX钇为任意两组氧化锆粉体原料中钇摩尔含量的差值，单位为mol％；k1为水热合成的系数8.3～8.7(例如8.4、8.5、8.6等)；k2为煅烧热处理的系数16.6～17.0(例如16.7、16.8、16.9等)；
(3)将具有钇含量的氧化锆粉体按预定顺序堆叠，然后进行干压，获得氧化锆粉饼。
在现有技术中，钇含量差值越小，收缩行为的调整越容易；当钇含量差值在1mol％以上时，收缩行为调整出现困难。在本发明提供的氧化锆粉饼的制备方法中，通过调整水热合成温度和煅烧热处理温度实现对收缩行为的调整。如式(I)和式(II)所示，根据钇含量的差值，既可以获得水热合成温度的调整温度和煅烧热处理的调整温度。
优选地，所述干压的压力为5～100MPa(例如10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa等)，时间为5～30s(例如5s、10s、15s、20s、25s等)。
在所述氧化锆粉饼的制备方法中，其他功能性元素的添加量≥0，0意味着不加入其他功能性元素。对于其他功能性元素意指除了锆化合物和钇化合物以外的其他元素化合物，所述其他元素化合物的选择不作具体限定，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如所述其他功能性元素可以为具有着色功能的元素，如铁、锰、铒、钕、镨、铈、铝等。
优选地，所述其他功能性元素包括铁、锰、铒、钕、镨、铈、铝等中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述氧化锆粉饼包括目的之一所述的氧化锆粉饼。
优选地，所述水热合成具体包括如下步骤：
(2a)将锆源和钇源及其它功能性元素混合溶于水，调节pH至8～10(8.5、9.0、9.5等)；
(2b)将反应体系升温进行水热合成；
(2c)水热合成产物经煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体。
优选地，所述锆源包括水可溶性锆盐，优选硝酸锆、氧氯化锆、氯化锆中的任意一种或至少两种的组合。
所述锆源的至少两种的组合示例性的可以包括硝酸锆和氧氯化锆的组合、硝酸锆和氯化锆的组合、硝酸锆和氧氯化锆和氯化锆的组合等。
优选地，所述钇源包括钇盐，优选硝酸钇。
优选地，所述调节pH值通过加入氨水进行。
优选地，所述水热合成温度为140～200℃(例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃等)，时间为10～72h(例如15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h、60h、70h等)，优选水热合成温度为140～170℃，时间为10～50h。
优选地，所述煅烧热处理温度为800～1100℃(例如850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、等)，时间1～5h，优选900～1100℃，时间2～4h。
优选地，步骤(2c)所述研磨过程中添加有氧化铝粉体。
优选地，步骤(2c)所述水热合成产物经煅烧热处理前进行洗涤、干燥处理。
本发明目的之三是提供一种如目的之一所述的氧化锆粉饼的用途，所述氧化锆粉饼用作加工义齿的齿饼、加工背板的素烧块或加工装饰品的素烧块。
本发明提供的氧化锆粉饼可以作为素烧块，进行烧结后获得义齿，或者电子产品的背板，或者作为装饰品(如手镯、项链等)。本发明提供的氧化锆粉饼具有渐变的透光性。
本发明目的之四是提供一种分层氧化锆基烧结体，所述分层氧化锆基烧结体具有至少两层氧化锆烧结层，不同氧化锆烧结层的钇含量不同，且所述氧化锆烧结体的变形量≤0.3％(例如0.25％、0.20％、0.15％、0.10％等)。
氧化锆烧结体的变形量意指长100mm厚10mm的分层样块，烧结后端部偏移量Δd与厚度d的比值Δd/d。
现有技术中，不同氧化锆烧结层的钇含量不同，烧结过程各层收缩率差异较大，从而导致变形量较大。本申请提供的分层氧化锆基烧结体的变形量≤0.3％，能够使得所述分层氧化锆烧结体具有较好的形状和尺寸可控性，不易发生形状畸变、强度降低、裂纹、断裂等问题。
优选地，所述不同氧化锆烧结层的钇含量最大差值＞1mol％(2mol％、3mol％、4mol％等)，优选1～5mol％。
优选地，所述分层氧化锆基烧结体至少包括3mol％钇含量的氧化锆烧结层、4mol％钇含量的氧化锆烧结层、5mol％钇含量的氧化锆烧结层，且所述氧化锆烧结体的变形量≤0.3％。
本发明目的之五是提供一种如目的之四所述的分层氧化锆基烧结体的制备方法，所述制备方法包括将目的之一所述的氧化锆粉饼烧结，得到分层氧化锆基烧结体。
优选地，所述烧结温度为1400～1550℃，例如1450℃、1500℃等，时间为1～3h，例如1.5h、2.0h、2.5h等。
本发明目的之六是提供一种如目的之四所述的分层氧化锆基烧结体的用途，所述分层氧化锆基烧结体用于制作义齿、背板或装饰品。
本发明目的之七是提供一种义齿，所述义齿包括目的之四所述的分层氧化锆基烧结体；
或者，所述义齿包括目的之五所述的分层氧化锆基烧结体的制备方法制备的产物；
或者，所述义齿由目的之一所述的氧化锆粉饼烧结获得；
或者，所述义齿由目的之二所述的制备方法制备得到的氧化锆粉饼烧结获得。
对于氧化锆粉饼进行烧结，其收缩行为可以分为收缩起始温度和收缩率。将收缩起始温度和收缩率调整近似一致，既可以大致认为所述氧化锆粉饼的收缩行为大体一致。
本发明目的之八是提供一种氧化锆烧结体起始收缩温度的调节方法，所述方法包括如下步骤：
(1)根据预定的氧化锆粉体的钇含量和预定的收缩起始温度，依据式(III)获得水热合成温度：
T水热合成＝k1X钇-T收缩起始+859式(III)
其中，T水热合成为氧化锆粉体制备过程中的水热合成温度，单位为℃；X钇为预定的氧化锆粉体的钇含量，单位为mol％；T收缩起始为预定的收缩起始温度，单位为℃；k1为水热合成的系数8.3～8.7；
(2)将锆源、钇源和其他功能性元素源混合于液相中，在T水热合成温度下进行水热合成；水热合成的产物进行煅烧热处理，得到具有预定收缩起始温度的氧化锆粉体。
所述其他功能性元素具有如前所述的理解，比如其他功能性元素的添加量≥0，0意味着不加入其他功能性元素。对于其他功能性元素意指除了锆化合物和钇化合物以外的其他元素化合物，所述其他元素化合物的选择不作具体限定，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如所述其他功能性元素可以为具有着色功能的元素，如铁、锰等；也可以为铒、钕、镨、铈、铝等。
本发明目的之九是提供一种氧化锆烧结体收缩率的调节方法，所述方法包括如下步骤：
(1)根据预定的氧化锆粉体的钇含量、预定的收缩率和液相热合成温度，依据式(IV)获得煅烧热处理温度：
T煅烧热处理＝(σ-0.0002608Y+0.0001168T水热合成-0.2899)/0.00007426式(IV)
其中，T水热合成为氧化锆粉体制备过程中的水热合成温度，单位为℃；X钇为预定的氧化锆粉体的钇含量，单位为mol％；T煅烧热处理为氧化锆粉体制备过程中的煅烧热处理温度，单位为℃；σ为收缩率，％；
(2)将锆源、钇源和其他添加元素源混合于液相中，在T水热合成温度下进行水热合成；水热合成的产物在T煅烧热处理温度下进行煅烧热处理，得到具有预定收缩起始温度的氧化锆粉体。
所述其他功能性元素具有如前所述的理解，比如其他功能性元素的添加量≥0，0意味着不加入其他功能性元素。对于其他功能性元素意指除了锆化合物和钇化合物以外的其他元素化合物，所述其他元素化合物的选择不作具体限定，本领域技术人员可以根据需求进行选择。例如所述其他功能性元素可以为具有着色功能的元素，如铁、锰等；也可以为铒、钕、镨、铈、铝等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供了一种氧化锆粉饼、制备方法及用途，所述氧化锆粉饼的不同氧化锆粉体层中具有不同的钇含量，但仍然具有大体一致的收缩行为(TMA曲线收缩起始温度差值≤5℃；所述不同氧化锆粉体层，TMA曲线收缩率偏差≤0.3％)，从而为后续的烧结工艺提供较高的形变稳定性，有效避免因为收缩行为不一致造成的形状畸变、强度降低、裂纹、开裂等缺陷。
(2)本发明提供了一种分层氧化锆基烧结体、制备方法及用途，所述分层氧化锆及烧结体通过选择不同氧化锆烧结层的不同钇含量，获得不同的透光性，通过对具有不同透光性的氧化锆烧结层的排列顺序的选择，获得具有渐变透光性的分层氧化锆基烧结体。所述分层氧化锆基烧结体由于具有渐变的透光性，作为义齿使用时，能够与自然牙的感觉更接近。
(3)本发明还提供了一种氧化锆烧结体收缩行为的调控方法，包括起始收缩温度和收缩率的调控方法，所述调控方法根据钇含量的不同，依据调节公式(式(I)和/或式(II))，调节了其水热合成温度和煅烧热处理温度，实现将收缩行为可控调节的目的。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(A1、A2、A3)的制备，氧化锆粉A1钇含量为3mol％，氧化锆粉A2钇含量为4mol％，氧化锆粉A3钇含量为5mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉A1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比97:6混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体A1(钇含量3mol％)；
(2)制备氧化锆粉A2，具体包括如下步骤：(2a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×1＝-8.5℃，即氧化锆粉A2的水热合成温度为160℃-8.5℃＝151.5℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×1＝16.8℃，即氧化锆粉A2的煅烧热处理温度为950℃+16.8℃＝966.8℃；(2b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96:8混合溶于水，调节pH至8～10；(2c)将反应体系升温至151.5℃进行水热合成；(2d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在966.8℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体A2(钇含量4mol％)；
(3)制备氧化锆粉A3，具体包括如下步骤：(3a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×2＝-17℃，即氧化锆粉A3的水热合成温度为160℃-17℃＝143℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×2＝33.6℃，即氧化锆粉A3的煅烧热处理温度为950℃+33.6℃＝983.6℃；(3b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比95:10混合溶于水，调节pH至8～10；(3c)将反应体系升温至143℃进行水热合成；(3d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在983.6℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体A3(钇含量5mol％)；
(4)将氧化锆粉A1、氧化锆粉A2和氧化锆粉A3体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X1。
对比例1
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(A1、A’2、A’3)的制备，氧化锆粉A1钇含量为3mol％，氧化锆粉A’2钇含量为4mol％，氧化锆粉A’3钇含量为5mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉A1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比97:6混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体A1(钇含量3mol％)；
(2)制备氧化锆粉A’2，具体包括如下步骤：(2a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96:8混合溶于水，调节pH至8～10；(2b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(2c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体A’2(钇含量4mol％)；
(3)制备氧化锆粉A’3，具体包括如下步骤：(3a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比95:10混合溶于水，调节pH至8～10；(3b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(3c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体A’3(钇含量5mol％)；
(4)将氧化锆粉A’1、氧化锆粉A’2和氧化锆粉A’3体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X’1。
性能测试：
(1)将氧化锆粉体A1、氧化锆粉体A2、氧化锆粉体A3、氧化锆粉体A’2、氧化锆粉体A’3在20MPa下干压成型，再经200MPa等静压30s，得到生坯样块，将生坯样块经900℃素烧，得到测试样块，将测试样块使用TMA进行测试，在空气气氛下按1℃/min的升温速率升温至1600℃，得到起始收缩温度和收缩率；
三点抗弯强度测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到4.0×1.0×20mm样条，样条表面抛光后，测试三点抗弯强度，跨距16mm，测试速度0.5mm/min，每个样品测试10个样条，并取平均值。
透性测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到1.0mm厚样片，双面抛光后，使用分光光度计测试500nm波长处透光率数据。
测试结果如表1：
表1
(2)将氧化锆粉饼X1和X’1进行1500℃的烧结1h时间，监测其①形变量，测试方法为将样块放于水平工作台上，将一端下压与工作台无缝隙，用塞尺测量另一端与工作台的缝隙大小Δd，使用卡尺测量样条厚度d，计算获得变形量数据Δd/d；，测试结果如表2；
表2
从表1和表2可以看出，通过水热合成温度和煅烧温度的调节后，不同粉体的收缩率(均在20.13～20.14％之间)和收缩起始温度(均在1043～1047℃之间)趋于一致，强度、透性无明显影响，粉饼的烧结变形量明显减小。
实施例2
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(B1、B2、B3)的制备，氧化锆粉B1钇含量为5mol％，氧化锆粉B2钇含量为4mol％，氧化锆粉B3钇含量为3mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉B1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比95:10混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体B1(钇含量5mol％)；
(2)制备氧化锆粉B2，具体包括如下步骤：(2a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×(-1)＝8.5℃，即氧化锆粉B2的水热合成温度为160℃+8.5℃＝168.5℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×(-1)＝-16.8℃，即氧化锆粉B2的煅烧热处理温度为950℃-16.8℃＝933.2℃；(2b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96:8混合溶于水，调节pH至8～10；(2c)将反应体系升温至168.5℃进行水热合成；(2d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在933.2℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体B2(钇含量4mol％)；
(3)制备氧化锆粉B3，具体包括如下步骤：(3a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×(-2)＝17℃，即氧化锆粉B3的水热合成温度为160℃+17℃＝177℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×(-2)＝-33.6℃，即氧化锆粉B3的煅烧热处理温度为950℃-33.6℃＝916.4℃；(3b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比97:6混合溶于水，调节pH至8～10；(3c)将反应体系升温至177℃进行水热合成；(3d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在914.6℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体B3(钇含量3mol％)；
(4)将氧化锆粉B3、氧化锆粉B2和氧化锆粉B1体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X2。
对比例2
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(B1、B’2、B’3)的制备，氧化锆粉B1钇含量为5mol％，氧化锆粉B’2钇含量为4mol％，氧化锆粉B’3钇含量为3mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉B1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比95:10混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体B1(钇含量5mol％)；
(2)制备氧化锆粉B’2，具体包括如下步骤：(2a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96:8混合溶于水，调节pH至8～10；(2b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(2c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体B’2(钇含量4mol％)；
(3)制备氧化锆粉B’3，具体包括如下步骤：(3a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比97:6混合溶于水，调节pH至8～10；(3b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(3c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体B’3(钇含量3mol％)；
(4)将氧化锆粉B3、氧化锆粉B’2和氧化锆粉B’1体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X’2。
性能测试：
(1)将氧化锆粉体B1、氧化锆粉体B2、氧化锆粉体B3、氧化锆粉体B’2、氧化锆粉体B’3在20MPa下干压成型，再经200MPa等静压30s，得到生坯样块，将生坯样块经900℃素烧，得到测试样块，将测试样块使用TMA进行测试，在空气气氛下按1℃/min的升温速率升温至1600℃，得到起始收缩温度和收缩率；
三点抗弯强度测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到4.0×1.0×20mm样条，样条表面抛光后，测试三点抗弯强度，跨距16mm，测试速度0.5mm/min，每个样品测试10个样条，并取平均值。
透性测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到1.0mm厚样片，双面抛光后，使用分光光度计测试500nm波长处透光率数据。
测试结果如表3：
表3
(2)将氧化锆粉饼X2和X’2进行1500℃的烧结1h，监测其形变量，测试方法为将样块放于水平工作台上，将一端下压与工作台无缝隙，用塞尺测量另一端与工作台的缝隙大小Δd，使用卡尺测量样条厚度d，计算获得变形量数据Δd/d，测试结果如表4：
表4
从表3和表4可以看出，通过水热合成温度和煅烧温度的调节后，同粉体的收缩温度(均在1060～1062℃)与收缩率(20.20～20.21％)趋于一致，强度、透性无明显影响，粉饼的烧结变形量明显减小。
实施例3
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(C1、C2、C3)的制备，氧化锆粉C1钇含量为4mol％，氧化锆粉C2钇含量为6mol％，氧化锆粉C3钇含量为2mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉C1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96:8混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体C1；
(2)制备氧化锆粉C2，具体包括如下步骤：(2a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×2＝-17℃，即氧化锆粉C2的水热合成温度为160℃-17℃＝143℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×2＝33.6℃，即氧化锆粉C2的煅烧热处理温度为950℃+33.6℃＝983.6℃；(2b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比94:12混合溶于水，调节pH至8～10；(2c)将反应体系升温至143℃进行水热合成；(2d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在983.6℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体C2；
(3)制备氧化锆粉C3，具体包括如下步骤：(3a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×(-2)＝17℃，即氧化锆粉C3的水热合成温度为160℃+17℃＝177℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×(-2)＝-33.6℃，即氧化锆粉C3的煅烧热处理温度为950℃-33.6℃＝916.4℃；(3b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比98:4混合溶于水，调节pH至8～10；(3c)将反应体系升温至177℃进行水热合成；(3d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在914.6℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体C3；
(4)将氧化锆粉C3、氧化锆粉C1和氧化锆粉C2体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X3。
对比例3
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(C1、C’2、C’3)的制备，氧化锆粉C1钇含量为4mol％，氧化锆粉C’2钇含量为6mol％，氧化锆粉C’3钇含量为2mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉C1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96:8混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体C1；
(2)制备氧化锆粉C’2，具体包括如下步骤：(2a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比94:12混合溶于水，调节pH至8～10；(2b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(2c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体C’2；
(3)制备氧化锆粉C’3，具体包括如下步骤：(3a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比98:4混合溶于水，调节pH至8～10；(3b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(3c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体C’3；
(4)将氧化锆粉C’3、氧化锆粉C1和氧化锆粉C’2体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X’3。
性能测试：
(1)将氧化锆粉体C1、氧化锆粉体C2、氧化锆粉体C3、氧化锆粉体C’2、氧化锆粉体C’3在20MPa下干压成型，再经200MPa等静压30s，得到生坯样块，将生坯样块经900℃素烧，得到测试样块，将测试样块使用TMA进行测试，在空气气氛下按1℃/min的升温速率升温至1600℃，得到起始收缩温度和收缩率；
三点抗弯强度测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到4.0×1.0×20mm样条，样条表面抛光后，测试三点抗弯强度，跨距16mm，测试速度0.5mm/min，每个样品测试10个样条，并取平均值。
透性测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到1.0mm厚样片，双面抛光后，使用分光光度计测试500nm波长处透光率数据。
测试结果如表5：
表5
(2)将氧化锆粉饼X3和X’3进行1500℃的烧结1h，监测其形变量，测试方法为将样块放于水平工作台上，将一端下压与工作台无缝隙，用塞尺测量另一端与工作台的缝隙大小Δd，使用卡尺测量样条厚度d，计算获得变形量数据Δd/d，测试结果如表6：
表6
从表5和表6可以看出，通过水热合成温度和煅烧温度的调节后，同粉体的收缩率(均在20.17～20.19％)和收缩温度(1053～1054℃)趋于一致，强度、透性无明显影响，粉饼的烧结变形量明显减小。
实施例4
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(D1、D2、D3)的制备，氧化锆粉D1钇含量为2.6mol％，氧化锆粉D2钇含量为4.4mol％，氧化锆粉D3钇含量为4.6mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉D1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比97.4:5.2混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体D1；
(2)制备氧化锆粉D2，具体包括如下步骤：(2a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×1.8＝-15.3℃，即氧化锆粉D2的水热合成温度为160℃-15.3℃＝144.7℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×1.8＝30.24℃，即氧化锆粉D2的煅烧热处理温度为950℃+30.24℃＝980.24℃；(2b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比95.6:8.8混合溶于水，调节pH至8～10；(2c)将反应体系升温至144.7℃进行水热合成；(2d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在980.24℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体D2；
(3)制备氧化锆粉D3，具体包括如下步骤：(3a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×2＝-17℃，即氧化锆粉B3的水热合成温度为160℃-17℃＝143℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×2＝33.6℃，即氧化锆粉B3的煅烧热处理温度为950℃+33.6℃＝983.6℃；(3b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比95.4:9.2混合溶于水，调节pH至8～10；(3c)将反应体系升温至143℃进行水热合成；(3d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在983.6℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体D3；
(4)将氧化锆粉D1、氧化锆粉D2和氧化锆粉D3体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X4；
(5)将氧化锆粉饼X4进行1400℃的烧结1h，监测其形变量，测试方法为将样块放于水平工作台上，将一端下压与工作台无缝隙，用塞尺测量另一端与工作台的缝隙大小Δd，使用卡尺测量样条厚度d，计算获得变形量数据Δd/d为0.25。
性能测试：
(1)将氧化锆粉体D1、氧化锆粉体D2、氧化锆粉体D3在20MPa下干压成型，再经200MPa等静压30s，得到生坯样块，将生坯样块经900℃素烧，得到测试样块，将测试样块使用TMA进行测试，在空气气氛下按1℃/min的升温速率升温至1600℃，得到起始收缩温度和收缩率；
三点抗弯强度测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到4.0×1.0×20mm样条，样条表面抛光后，测试三点抗弯强度，跨距16mm，测试速度0.5mm/min，每个样品测试10个样条，并取平均值。
透性测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到1.0mm厚样片，双面抛光后，使用分光光度计测试500nm波长处透光率数据。
测试结果如表7：
表7
(2)从性能测试结果可以看出，通过水热合成温度和煅烧温度的调节后，同粉体的收缩率(均在20.13-20.14％)和起始收缩温度(1040-1041℃)趋于一致，粉饼的烧结变形量明显减小。
实施例5
提供具有不同钇含量的多组氧化锆粉(E1、E2、E3)的制备，氧化锆粉E1钇含量为3.4mol％，氧化锆粉E2钇含量为3.6mol％，氧化锆粉E3钇含量为5.4mol％，制备方法包括如下步骤：
(1)制备氧化锆粉E1，具体包括如下步骤：(1a)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96.6:6.8混合溶于水，调节pH至8～10；(1b)将反应体系升温至160℃进行水热合成；(1c)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在950℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体E1；
(2)制备氧化锆粉E2，具体包括如下步骤：(2a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×0.2＝-1.7℃，即氧化锆粉E2的水热合成温度为160℃-1.7℃＝158.3℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×0.2＝3.36℃，即氧化锆粉E2的煅烧热处理温度为950℃+3.36℃＝953.6℃；(2b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比96.4:7.2混合溶于水，调节pH至8～10；(2c)将反应体系升温至158.3℃进行水热合成；(2d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在953.6℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体E2；
(3)制备氧化锆粉E3，具体包括如下步骤：(3a)根据式(I)计算水热合成温度：ΔT水热合成＝-8.5×2＝-17℃，即氧化锆粉E3的水热合成温度为160℃-17℃＝143℃；根据式(II)计算煅烧热处理温度：ΔT煅烧热处理＝16.8×2＝33.6℃，即氧化锆粉E3的煅烧热处理温度为950℃+33.6℃＝983.6℃；(3b)将硝酸锆与硝酸钇按摩尔比94.6:10.8混合溶于水，调节pH至8～10；(3c)将反应体系升温至143℃进行水热合成；(3d)水热合成产物经洗涤干燥后，粉体在983.6℃进行煅烧热处理后，研磨，分散，造粒，得氧化锆粉体E3；
(4)将氧化锆粉E3、氧化锆粉E2和氧化锆粉E1体按由下而上的顺序堆叠，然后进行干压20MPa，获得氧化锆粉饼X5；
(5)将氧化锆粉饼X5进行1550℃的烧结1h，监测其形变量，测试方法为将样块放于水平工作台上，将一端下压与工作台无缝隙，用塞尺测量另一端与工作台的缝隙大小Δd，使用卡尺测量样条厚度d，计算获得变形量数据Δd/d为0.21。
性能测试：
(1)将氧化锆粉体E1、氧化锆粉体E2、氧化锆粉体E3在20MPa下干压成型，再经200MPa等静压30s，得到生坯样块，将生坯样块经900℃素烧，得到测试样块，将测试样块使用TMA进行测试，在空气气氛下按1℃/min的升温速率升温至1600℃，得到起始收缩温度和收缩率；
三点抗弯强度测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到4.0×1.0×20mm样条，样条表面抛光后，测试三点抗弯强度，跨距16mm，测试速度0.5mm/min，每个样品测试10个样条，并取平均值。
透性测试方法：以上素烧样块经切割、打磨、1500℃烧结1h后，得到1.0mm厚样片，双面抛光后，使用分光光度计测试500nm波长处透光率数据。
测试结果如表7：
表7
从性能测试结果可以看出，通过水热合成温度和煅烧温度的调节后，同粉体的收缩率(均在20.15-20.16％)和收缩温度(1047-1048℃)趋于一致，强度、透性无明显影响，粉饼的烧结变形量明显减小。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
