纳米氧化锆（ZrO2）由于具有强度大、硬度高、耐磨损性好、抗热震性好、热导率低、生物相容性好等优点,在特种耐火材料、催化材料、生物医学材料等领域都有着广阔的应用前景。氧化锆主要有三种晶格类型,分别为单斜相氧化锆（m-ZrO2）、四方相氧化锆（t-ZrO2）和立方相氧化锆（c-ZrO2）,每种晶型的ZrO2都有着各自独特的优势;球形度高的纳米ZrO2颗粒具有良好的流动性,有利于颗粒的均匀分布,形成较大的填充密度,有效缓解结构内部应力集中等问题,十分适合作为陶瓷材料、抛光材料和吸附材料。因此,如何制备出物相可控、形貌规则的纳米ZrO2粉体备受国内外研究者的关注。在众多合成方法中,水热法操作便捷、粒度均匀、结晶度高,是纳米ZrO2较为理想的制备方法之一。但在采用水热法制备纳米ZrO2时,水热产物的物相大多数为混相结构,且在不加入分散剂的情况时,颗粒的团聚现象较为严重。本课题采用水热法制备纳米ZrO2粉体,在不同的体系下,通过改变试验参数,探索如何制备出纯四方相、纯单斜相和球形度高的ZrO2纳米颗粒;并将各自优化条件下所制备的纳米ZrO2添加到3Y-ZrO2中进行烧结,研究纳米ZrO2添加对陶瓷性能等方面的影响。首先,在四方相纳米ZrO2的调控制备中,选用氧氯化锆为锆源、氨水为沉淀剂,分别以丙三醇和甘氨酸作为添加剂,设计两种不同的体系,即丙三醇体系和甘氨酸体系。在丙三醇体系中,研究丙三醇的加入量、氧氯化锆的加入量、超声方式、水热温度、分散剂的种类及含量的影响,发现以10wt%的氯氧化锆,5wt%的丙三醇,0.5wt%的PVP分散剂,每个超声环节进行超声+机械搅拌5 min,水热温度200℃以及保温12h为制备条件,可调控制备出颗粒尺寸小、单分散性好的纯四方相纳米ZrO2粉体,其平均粒径约为7.3 nm。在甘氨酸体系中,对甘氨酸的加入量、水热温度和反应液中乙醇的加入量进行研究,发现以10wt%的氯氧化锆,5wt%的甘氨酸,反应液中V乙醇:V去离子水=1:5,每个超声环节进行超声+机械搅拌5 min,水热温度180℃以及保温12 h为制备条件,可调控制备出颗粒尺寸小、单分散性好、形貌规则、四方相含量为97%纳米ZrO2粉体,其平均粒径约为13.7 nm。其次,在单斜相纳米ZrO2的调控制备中,以氧氯化锆为锆源、尿素为沉淀剂,研究尿素与氧氯化锆的不同摩尔比、水热温度、分散剂的种类及含量的影响,发现以10wt%的氯氧化锆,尿素与氧氯化锆的摩尔比为2:1,0.3wt%的PVP分散剂,每个超声环节进行超声+机械搅拌5 min、水热温度180℃以及保温12 h作为制备条件,可调控制备出单分散性好的纯单斜相纳米ZrO2粉体,其平均粒径约为14.5 nm。再次,在类球形纳米ZrO2的调控制备中,以氧氯化锆为锆源、尿素为沉淀剂,深入研究尿素与氧氯化锆的不同摩尔比、水热温度、反应液中乙醇的加入量和分散剂种类的影响,发现以10wt%的氯氧化锆,尿素与氧氯化锆的摩尔比为1:1,0.5wt%的PEG8000分散剂,反应液中V乙醇:V去离子水=1:1,每个超声环节进行超声+机械搅拌5 min、水热温度180℃以及保温12 h为制备条件,可调控制备出单分散性好的类球形纳米ZrO2粉体,其平均粒径约为12.6 nm。最后,将丙三醇体系、甘氨酸体系所制备的四方相纳米ZrO2、单斜相纳米ZrO2和类球形纳米ZrO2按照不同含量添加到3Y-ZrO2中,在不同温度下进行煅烧,对其微观结构和性能进行研究,发现在1600℃煅烧效果最佳。未添加纳米ZrO2的3Y-ZrO2陶瓷抗折强度为176.98 MPa,添加纳米ZrO2后的3Y-ZrO2陶瓷抗折强度分别为286.88 MPa、308.52 MPa、361.49 MPa、367.89 MPa,分别提升了62.1%、74.3%、104.3%、107.9%,有着较高的体积密度和较低的孔隙率,且四种纳米ZrO2的添加都有利于ZrO2陶瓷四方相的稳定。其中,以类球形纳米氧化锆作为添加剂时优化效果最明显,对类球形纳米氧化锆添加3Y-ZrO2陶瓷展开进一步研究,发现随着添加量的增加,3Y-ZrO2陶瓷抗折强度先上升后下降,体积收缩率和体积密度先增大后减小,3wt%时效果最优;随着温度的升高,3Y-ZrO2陶瓷抗折强度不断上升,体积收缩率和体积密度逐渐增大,1600℃烧结时样品性能最佳。在此条件下,抗折强度、体积收缩率和体积密度分别为367.89MPa,43.57%和5.98 g/cm~3。