氧化鋯的同質多形

氧化鋯，二氧化鋯（ZrO2），是陶瓷同質多形的教科書案例，因為它在室溫到熔點之間會三度改變結構。室溫下它是單斜；約 1170 度 C 以上變為正方；約 2370 度 C 以上變為立方（螢石結構）；並在約 2680 度 C 附近熔化。

麻煩的一步是冷卻時的正方轉單斜。這是一種快速、剪切、無擴散（類麻田散體）的轉變，伴隨 3 到 5% 的體積膨脹，而那突然的膨脹會把純氧化鋯零件撐得粉碎，這正是你不能像燒氧化鋁那樣直接燒 ZrO2 的原因。解法是加入穩定劑，氧化釔（Y2O3）、氧化鎂或氧化鈰，它們造出氧空位，把正方或立方形態一路保持到室溫；氧化釔穩定氧化鋯（YSZ）就是最著名的成果。

那被鎖住的介穩正方相，接著被轉化成優勢。當裂縫試圖穿過陶瓷時，其尖端的應力會觸發正方晶粒轉變為單斜；它們的體積膨脹把裂縫擠閉，像在裂縫前方展開的安全氣囊，這種相變韌化賦予氧化鋯所有氧化物陶瓷中最高的破裂韌性（因而得到「陶瓷鋼」的暱稱）。誠實提醒：同一種轉變也是負擔，在溫暖潮濕的使用環境中，表面可能自發轉變，這種緩慢的劣化叫做老化，曾使氧化鋯人工髖關節破裂；而氧化鋯的立方形態則另因作為燃料電池的氧離子導體而受重視。