Il materiale ceramico refrattario ad alta temperatura 3YSZ, o ciò che possiamo chiamare policristallo di zirconia tetragonale (TZP), è costituito da ossido di zirconio che è stato stabilizzato con ossido di mol-ittrio al 3%.
Questi gradi di ossido di zirconio hanno i grani più piccoli e la maggiore durezza a temperatura ambiente poiché sono quasi tutti tetragonali. E la sua minuscola granulometria (sub-micron) consente di ottenere finiture superficiali eccezionali e mantenere un bordo affilato.
L'ossido di zirconio viene spesso utilizzato come stabilizzante con MgO, CaO o ittrio per promuovere l'indurimento della transizione. Invece della prima scarica che produce una struttura cristallina totalmente tetragonale, questa crea una struttura cristallina parzialmente cubica che è metastabile al raffreddamento. I precipitati tetragonali subiscono un cambiamento di fase indotto dallo stress vicino alla punta di una crepa che avanza all'impatto. Questo processo fa sì che la struttura si espanda assorbendo una quantità significativa di energia, il che spiega la notevole tenacità di questo materiale. Le alte temperature causano anche una quantità significativa di riformazione, che ha un effetto negativo sulla resistenza e provoca un'espansione dimensionale del 3-7%. Aggiungendo le suddette miscele, la quantità di tetragonale può essere gestita per trovare un equilibrio tra tenacità e perdita di forza.
A temperatura ambiente, l'ossido di zirconio tetragonale stabilizzato con il 3% in moli di Y2O3 (Y-TZP) mostra le migliori prestazioni in termini di tenacità e resistenza alla flessione. Mostra anche proprietà come conduttività ionica, bassa conducibilità termica, indurimento dopo la trasformazione ed effetti di memoria di forma. L'ossido di zirconio tetragonale consente di creare componenti ceramici con un'eccezionale resistenza alla corrosione, una superiore resistenza all'usura e un'eccellente finitura superficiale.
Questi tipi di caratteristiche gli consentono di essere ampiamente utilizzato in aree come il campo biomedico per il trapianto dell'anca e la ricostruzione dentale e nel campo nucleare come strato di barriera termica nei rivestimenti delle barre di combustibile.
