Le matériau céramique réfractaire à haute température 3YSZ, ou ce que nous pouvons appeler le polycristal de zircone tétragonale (TZP), est composé d'oxyde de zirconium stabilisé avec 3 % d'oxyde d'yttrium en mol.
Ces nuances de zircone ont les grains les plus petits et la plus grande dureté à température ambiante puisqu'elles sont presque toutes tétragonales. Et sa petite taille de grain (inférieure au micron) permet d'obtenir des finitions de surface exceptionnelles et de maintenir une arête vive.
La zircone est fréquemment utilisée comme stabilisant avec MgO, CaO ou Yttria pour favoriser le durcissement de transition. Au lieu que la première décharge produise une structure cristalline totalement tétragonale, cela crée une structure cristalline partiellement cubique qui est métastable lors du refroidissement. Les précipités tétragonaux subissent un changement de phase induit par la contrainte près d'une pointe de fissure en progression lors de l'impact. Ce processus provoque l'expansion de la structure tout en absorbant une quantité importante d'énergie, ce qui explique la remarquable ténacité de ce matériau. Les températures élevées provoquent également une quantité importante de reformage, ce qui a un effet négatif sur la résistance et provoque une expansion dimensionnelle de 3 à 7 %. En ajoutant les mélanges susmentionnés, la quantité de tétragonal peut être gérée pour trouver un équilibre entre la ténacité et la perte de résistance.
A température ambiante, la zircone tétragonale stabilisée à 3% mol Y2O3 (Y-TZP) affiche les meilleures performances en terme de ténacité, résistance à la flexion. Il présente également des propriétés telles que la conductivité ionique, la faible conductivité thermique, le durcissement après transformation et les effets de mémoire de forme. La zircone tétragonale permet de créer des composants céramiques avec une résistance à la corrosion exceptionnelle, une résistance à l'usure supérieure et une excellente finition de surface.
Ces types de caractéristiques lui permettent d'être largement utilisé dans des domaines tels que le domaine biomédical pour la greffe de hanche et la reconstruction dentaire, et dans le domaine nucléaire en tant que couche de barrière thermique dans les gaines de barres de combustible.
