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1.1. DAS ZIRCONIUMDIOXID. EINGESCHAFTEN 3
Abbildung 1.4. Nanogefüge von polykristallinem tetragonalen Zirconiumdioxid (TZP) [1].
Eine weitere werkstoffspezifische Eigenschaft von ZrO2 ist seine Sauerstoffionenleitfähigkeit.
Dieses Phänomen wird zur Messung von Sauerstoffpartialdrücken genutzt. So besteht z. B. die so
genannte Lambdasonde für die Abgasregelung von Benzinmotoren aus Zirconiumdioxid.
1.1.1. Polymorphismus des Zirconium- Oxids ( ZrO2).
Es ist bekannt, dass die ZrO2 Struktur verschiedene Phasenübergänge zwischen Raumtemperatur
und 2642 K aufweist. Dieses Verhalten wurde von verschiedenen Autoren behandelt und die
folgenden Temperaturen für die Phaseübergänge gefunden [2].
Bei sehr hohen Temperaturen, 2370°C bis zum Schmelzpunkt (2680°C) findet man die Fluorit
Struktur des Zirconiumdioxids (k-ZrO2). Unterhalb von 2370°C schrumpft die Zelle entlang der
Achsen. Es bildet sich eine tetragonale Elementarzelle (t-ZrO2). Bei tieferer Temperatur nahe bei
1100°C verzerrt sich die Struktur weiter, wobei sich die Koordination des Zirconiums in der
ersten Sphäre auf sieben erniedrigt. Es bildet sich die monokline Modifikation (m-ZrO2), die die
bei Raumtemperatur stabile Modifikation ist. In Tabelle 1.1 sind die Kristalldaten der Polymorphe
des ZrO2 wiedergegeben.