ジルコニアはセラミックスでありながら、金属の様に結晶構造が変態をする希有な素材です。

熱変動により単斜晶→正方晶→立方晶と変態をしますが、常温域ではほぼ正方晶です。ジルコニアの強度を高める為に一部完全でない安定化をさせる部分安定化ジルコニアでは部分的に正方晶と立法晶が存在するようにしてあります。

イットリア等の希土類元素の酸化物をジルコニアに固溶させると、内部に酸素空孔という格子欠陥が出来ます。格子欠損が増加する延長上に関連した安定相が存在するので、昇降温度の変化にもジルコニアを安定させられるのです。ジルコニアの強度の秘密は応力誘起相変態強化機構にあります。強い圧力がかかった部分が瞬時に正方晶から単斜晶に変態するのです。単斜晶は正方晶より体積が大きいため、強い圧力によるクラックなどの進展を押しつぶすように止めてしまうため、これを進展させるにはより大きな圧力が必要となるわけで、結果強化が達成されていると言える訳です。この変態による結晶構造の膨張はもちろん目では見えませんが、電子顕微鏡では、はっきりと膨らんでいる事が確認出来ます。