Το πυρίμαχο κεραμικό υλικό υψηλής θερμοκρασίας 3YSZ ή αυτό που μπορούμε να ονομάσουμε τετραγωνικό πολυκρυστάλλο ζιρκονίας (TZP), είναι κατασκευασμένο από οξείδιο του ζιρκονίου που έχει σταθεροποιηθεί με 3% mol οξειδίου του υττρίου.
Αυτές οι ποιότητες ζιρκονίας έχουν τους μικρότερους κόκκους και τη μεγαλύτερη σκληρότητα σε θερμοκρασία δωματίου αφού είναι σχεδόν όλες τετραγωνικές. Και το μικροσκοπικό (υπό μικρό) μέγεθος κόκκου του καθιστά δυνατή την επίτευξη εξαιρετικών επιφανειών και τη διατήρηση μιας αιχμηρής άκρης.
Το ζιρκόνιο χρησιμοποιείται συχνά ως σταθεροποιητής με MgO, CaO ή Yttria για την προώθηση της σκλήρυνσης της μετάβασης. Αντί η πρώτη εκκένωση να παράγει μια εντελώς τετραγωνική κρυσταλλική δομή, αυτό δημιουργεί μια εν μέρει κυβική κρυσταλλική δομή που είναι μετασταθερή κατά την ψύξη. Τα τετραγωνικά ιζήματα βιώνουν μια αλλαγή φάσης που προκαλείται από το στρες κοντά σε μια προχωρημένη κορυφή ρωγμής κατά την πρόσκρουση. Αυτή η διαδικασία αναγκάζει τη δομή να διαστέλλεται ενώ απορροφά σημαντική ποσότητα ενέργειας, γεγονός που ευθύνεται για την αξιοσημείωτη σκληρότητα αυτού του υλικού. Οι υψηλές θερμοκρασίες προκαλούν επίσης σημαντική αναμόρφωση, η οποία έχει δυσμενή επίδραση στην αντοχή και προκαλεί διαστολή διαστάσεων 3-7%. Προσθέτοντας τα προαναφερθέντα μείγματα, η ποσότητα του τετραγωνικού μπορεί να επιτευχθεί για να επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ σκληρότητας και απώλειας αντοχής.
Σε θερμοκρασία δωματίου, η τετραγωνική ζιρκονία σταθεροποιημένη με 3 mol% Y2O3 (Y-TZP) εμφανίζει την καλύτερη απόδοση όσον αφορά την σκληρότητα και την αντοχή σε κάμψη. Παρουσιάζει επίσης ιδιότητες όπως ιοντική αγωγιμότητα, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, σκλήρυνση μετά τη μετατροπή και εφέ μνήμης σχήματος. Η τετραγωνική ζιρκονία καθιστά δυνατή τη δημιουργία κεραμικών εξαρτημάτων με εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, ανώτερη αντοχή στη φθορά και εξαιρετικό φινίρισμα επιφάνειας.
Αυτού του είδους τα χαρακτηριστικά του επιτρέπουν να χρησιμοποιείται ευρέως σε τομείς όπως το βιοϊατρικό πεδίο για μεταμόσχευση ισχίου και οδοντική ανακατασκευή, και στον πυρηνικό τομέα ως στρώμα θερμικού φραγμού στις επενδύσεις ράβδων καυσίμου.
