Vuurvast keramisch materiaal op hoge temperatuur 3YSZ, of wat we tetragonaal zirkoniumpolykristal (TZP) kunnen noemen, is gemaakt van zirkoniumoxide dat is gestabiliseerd met 3% mol yttriumoxide.
Deze zirkonia-kwaliteiten hebben de kleinste korrels en de grootste hardheid bij kamertemperatuur, omdat ze bijna allemaal tetragonaal zijn. En de kleine (sub-micron) korrelgrootte maakt het mogelijk om uitstekende oppervlakteafwerkingen te bereiken en een scherpe rand te behouden.
Zirconia wordt vaak gebruikt als stabilisator met ofwel MgO, CaO of Yttria om overgangshardheid te bevorderen. In plaats van dat de eerste ontlading een volledig tetragonale kristalstructuur produceert, ontstaat hierdoor een gedeeltelijk kubische kristalstructuur die bij afkoeling metastabiel is. Tetragonale precipitaten ervaren bij impact een door spanning veroorzaakte faseverandering in de buurt van een voortschrijdende scheurtip. Dit proces zorgt ervoor dat de structuur uitzet terwijl het een aanzienlijke hoeveelheid energie absorbeert, wat de opmerkelijke taaiheid van dit materiaal verklaart. Hoge temperaturen veroorzaken ook een aanzienlijke hoeveelheid reforming, wat een nadelig effect heeft op de sterkte en een dimensionale uitzetting van 3-7% veroorzaakt. Door de bovengenoemde mengsels toe te voegen, kan de hoeveelheid tetragonaal worden beheerd om een balans te vinden tussen taaiheid en krachtverlies.
Bij kamertemperatuur vertoont tetragonaal zirkoniumoxide gestabiliseerd met 3 mol% Y2O3 (Y-TZP) de beste prestaties in termen van taaiheid en buigsterkte. Het vertoont ook eigenschappen zoals ionische geleidbaarheid, lage thermische geleidbaarheid, taaiheid na transformatie en vormgeheugeneffecten. Tetragonaal zirkoniumoxide maakt het mogelijk om keramische componenten te maken met een uitstekende corrosieweerstand, superieure slijtvastheid en uitstekende oppervlakteafwerking.
Door dit soort kenmerken kan het op grote schaal worden gebruikt in gebieden zoals de biomedische sector voor heuptransplantatie en tandreconstructie, en op nucleair gebied als thermische barrièrelaag in splijtstofstaafbekledingen.
