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Concept
Dioxyde de zirconium
Résumé
Le dioxyde de zirconium, ou oxyde de zirconium() est un composé chimique de formule . Il est couramment appelé la zircone (ne pas confondre avec le zircon qui est un silicate de zirconium). C'est un solide cristallin blanc. On le trouve dans le milieu naturel sous la forme d'un minéral ayant une structure cristalline monoclinique appelé . Il est possible de stabiliser la forme cubique en ajoutant des impuretés.
Ce matériau est utilisé par exemple dans des capteurs (sonde lambda). La principale utilisation de la zircone est la conception de céramiques utilisées par exemple en odontologie ou comme protections thermiques.
Dans les conditions ambiantes de température et de pression, la zircone cristallise dans le système monoclinique et le groupe d'espace P2/c () avec les paramètres cristallins , , et . On le trouve sous la forme de baddeyelite dans les roches magmatiques, ce minéral contient comme impureté des atomes d'hafnium en substitution du zirconium.
Le dioxyde de zirconium existe aussi avec des structures cristallines cubique et tétragonales, mais elle ne sont pas stables à température ambiante et n'existent qu'à haute température : structure tétragonale entre et , structure cubique entre et le point de fusion . Ces températures de changement de phase peuvent être modifiées en fonction de la pression ou de la taille des particules.
La structure cubique correspond à celle de la fluorine qui est de type cubique à faces centrées. Lorsque la température diminue, cette structure se déforme pour donner tout d'abord la structure tétragonale, puis la structure monoclinique.
Pour stabiliser la structure cubique à température ambiante, on ajoute des cations de valence plus faible que le zirconium dans la structure cristalline, soit par insertion pour les plus petits (, ), soit par substitution pour les plus gros (, ). On forme ainsi des oxydes mixtes avec l'oxyde de magnésium , l'oxyde de calcium et surtout l'oxyde d'yttrium(III) . Si la quantité de dopant est assez importante, la zircone est entièrement de structure cubique (FSZ pour Fully Stabilized Zirconia).
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