在高温下 ，氧化锆属于立方萤石型结构，因为Zr4+直径大于O2-离子直径，所以可以认为，由Zr4+构成面心立方点阵，占据1/2的八面体空隙，O2-离子占据面心立方点阵所有四个四面体空隙。常压下纯的 氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度5.68g/cm3， 高温为四方晶系，密度6.10g/cm3，更高温度下为立方晶系，密度6.27g/cm3，三种晶型相互间的转化关系如下：单斜Z
氧化锆(YSZ)晶体衬底基片
在高温下 ，氧化锆属于立方萤石型结构，因为Zr4+直径大于O2-离子直径，所以可以认为，由Zr4+构成面心立方点阵，占据1/2的八面体空隙，O2-离子占据面心立方点阵所有四个四面体空隙。常压下纯的 氧化锆有三种晶型，低温为单斜晶系，密度5.68g/cm3， 高温为四方晶系，密度6.10g/cm3，更高温度下为立方晶系，密度6.27g/cm3，三种晶型相互间的转化关系如下：单斜ZrO2 → 四方ZrO2 → 立方ZrO2 → 熔体。
氧化锆由于ZrO2单晶需掺入钇（Y）以稳定其结构， 一般实际使用的是YSZ单晶――加入钇稳定剂（含量约19%）的氧化锆单晶。它机械、化学稳定性好，价格较低因而得以广泛应用。氧化锆有三种晶体结构，低温时为单斜晶系，在1100℃以上形成四方晶型，在1900℃以上形成立方晶型。单晶氧化锆陶瓷的强度与韧性都是以它的晶体结构为基础的，因其特殊的晶体结构才可以制成适用于各种恶劣环境的陶瓷零件。
从光学应用的角度来讲，单晶YSZ因其折射率高、色散大、物化性能稳定，常被用作高温光学元件，以及在光学设备中作为激光基质晶体。常温下， 氧化锆只能是单斜相，当用锆盐煅烧，达到650℃时，出现稳定的四方相，继续升高时四方相逐步转变为单斜相，再继续升温至830℃时， 氧化锆又开始向四方相转变，至1170℃时，完全转变为四方相，温度升至2370℃时转变为立方相.
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