Högtemperatur eldfast keramiskt material 3YSZ, eller vad vi kan kalla tetragonal zirconia polycrystal (TZP), är gjord av zirkoniumoxid som har stabiliserats med 3 % mol yttriumoxid.
Dessa zirkoniumoxidkvaliteter har de minsta kornen och den största hårdheten vid rumstemperatur eftersom de nästan alla är tetragonala. Och dess lilla (under mikron) kornstorlek gör det möjligt att uppnå enastående ytfinish och bibehålla en skarp kant.
Zirkoniumoxid används ofta som stabilisator med antingen MgO, CaO eller Yttria för att främja övergångshärdning. Istället för att den första urladdningen producerar en helt tetragonal kristallstruktur, skapar detta en delvis kubisk kristallstruktur som är metastabil vid kylning. Tetragonala utfällningar upplever en stressinducerad fasförändring nära en framskridande sprickspets vid sammanstötningen. Denna process får strukturen att expandera samtidigt som den absorberar en betydande mängd energi, vilket står för detta materials anmärkningsvärda seghet. Höga temperaturer orsakar också en betydande grad av reformering, vilket har en negativ effekt på hållfastheten och orsakar en dimensionell expansion på 3-7 %. Genom att tillsätta de tidigare nämnda blandningarna kan mängden tetragonal hanteras för att uppnå en balans mellan seghet och styrkaförlust.
Vid rumstemperatur visar tetragonal zirkoniumoxid stabiliserad med 3 mol% Y2O3 (Y-TZP) den bästa prestandan när det gäller seghet, böjhållfasthet. Den visar också egenskaper som jonkonduktivitet, låg värmeledningsförmåga, seghet efter transformation och formminneseffekter. Tetragonal zirkoniumoxid gör det möjligt att skapa keramiska komponenter med enastående korrosionsbeständighet, överlägsen slitstyrka och utmärkt ytfinish.
Den här typen av funktioner gör att den kan användas i stor utsträckning inom områden som det biomedicinska området för höfttransplantation och tandrekonstruktion, och inom kärnkraftsområdet som ett termiskt barriärskikt i bränslestavsbeklädnader.
