氧化鋯（zirconia）
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氧化鋯是二氧化鋯，ZrO2——工程陶瓷中最韌的那一個，是能保持刃口的陶瓷刀、白色全瓷牙冠、髖植入物股骨頭、以及氧感測器與燃料電池電解質的材料。純陶瓷以脆聞名，但氧化鋯是那個偉大的例外：透過一個巧妙的內建機關，它可以比氧化鋁韌好幾倍，韌到能被摔、能被加工成細螺紋、能用在較差陶瓷會直接裂開的地方。它甚至能逼真到讓立方氧化鋯（cubic zirconia）成為珠寶中經典的鑽石仿製品。
這魔法是一個相變。純氧化鋯冷卻時會改變晶體結構——從立方到正方（tetragonal）再到單斜（monoclinic）——而最後那個變化，正方轉單斜，伴隨 3 到 5 percent 的體積增加，會使純氧化鋯零件在冷卻時碎裂。工程師加入幾 mol percent 的穩定劑氧化物來馴服它，通常是氧化釔（Y2O3）、石灰或氧化鎂，把正方（或立方）相以介穩態保持到室溫。回報就來了，稱為相變韌化（transformation toughening）：當裂縫試圖穿過這種氧化鋯，其尖端的應力場會觸發被困住的正方晶粒在裂縫周圍就地翻轉成體積較大的單斜形。它們突然的膨脹把裂縫擠合——就像安全氣囊在裂縫路徑上充氣——吸收能量、把它擋下。這使破裂韌性大幅提升，從氧化鋁的約 3 到 4 MPa sqrt(m) 升到最好的氧化鋯的 6 到 12 MPa sqrt(m)。
那份韌性，加上高強度、低熱傳導與接近鋼的膨脹係數，使氧化鋯成為陶瓷必須承受衝擊或熱循環時的首選：牙科與髖植入物、擠出模、閥件，以及熱障塗層的陶瓷層。而它的高溫氧離子傳導（作為氧化釔穩定氧化鋯，YSZ）使它成為氧感測器與固態氧化物燃料電池的電解質。但同一個相變是雙面刃。在溫暖潮濕的服役中，介穩的正方晶粒會自行緩慢相變，這個過程稱為低溫劣化或老化（aging），會使表面變粗、零件變弱——這是一個真實的顧慮，曾使部分早期氧化鋯髖植入物被召回，工程師現在以謹慎的組成與晶粒尺寸來設計規避。
一把氧化釔穩定氧化鋯（YSZ）陶瓷刀能保持鋒利刃口且永不生鏽，因為它幾乎和氧化鋁一樣硬，卻能承受會使較差陶瓷崩缺的日常磕碰，靠的正是相變韌化——裂縫尖端的正方晶粒翻轉成單斜、膨脹、把裂縫夾合。
以氧化釔穩定的氧化鋯（ZrO2）：相變韌化使它成為最韌的常見陶瓷——但低溫老化是它的致命弱點。
氧化鋯的韌性來自介穩相，而介穩性可能背叛你：在溫暖潮濕的服役中，正方晶粒可能自發相變（低溫老化），使表面變粗變弱。使它韌化的那個相變，也可能使它劣化。