L'ossido di zirconio puro (non stabilizzato) è monoclino a temperatura ambiente ma la sua struttura cambia in una forma tetragonale a circa 1000 gradi C. Con questo cambiamento di fase si verifica un grande cambiamento di volume che si traduce in crepe strutturali che portano a una resistenza allo shock termico molto bassa. La stabilizzazione parziale dell'ossido di zirconio avviene con l'aggiunta di un materiale drogante come 3-4moli percento di ittrio, 2-3moli percento di magnesia o 8 moli percento di calcia. Ciò porta a una miscela di fasi strutturali a diverse temperature.
Una miscela di fase cubica, monoclina e qualche tetragonale fino a 1000 gradi C. e tetragonale a oltre 1000 gradi. A causa della fase tetragonale a temperature più elevate, l'ossido di zirconio parzialmente stabilizzato è anche noto come policristallo di zirconia tetragonale (TZP). Si ritiene generalmente che le microfessure e le sollecitazioni indotte tra le diverse fasi siano ragioni per l'indurimento nell'ossido di zirconio parzialmente stabilizzato. L'ossido di zirconio parzialmente stabilizzato tende ad essere utilizzato quando sono necessarie temperature elevate.
La bassa conduttività termica garantisce una bassa perdita di calore e l'alto punto di fusione (2.700 gradi C.) significa che i regreattori di zirconia stabilizzata possono essere utilizzati a temperature superiori a 2200 gradi C. L'ossido di zirconio parzialmente stabilizzato trova anche una maggiore applicazione nelle ceramiche strutturali/tecniche specializzate . L'ossido di zirconio completamente stabilizzato si ottiene generalmente con livelli di droganti dell'8% in moli di ittrio, del 16% in moli di magnesia o del 16% in moli di calcia. Una zirconia completamente stabilizzata ha una struttura che è una soluzione solida cubica che non ha trasformazione di fase dalla temperatura ambiente fino a 2500 gradi C. La zirconia completamente stabilizzata è un'ottima ceramica conduttrice di ioni e viene utilizzata in applicazioni come sensori di ossigeno e combustibile a ossido solido cellule.
