Rent zirkoniumoksid (ustabilisert) er monoklinisk ved romtemperatur, men dets struktur endres til en tetragonal form ved rundt 1000 grader C. Med denne faseendringen er det en stor volumendring som resulterer i strukturelle sprekker som fører til en svært lav termisk sjokkmotstand. Delvis stabilisering av zirkoniumoksid skjer ved tilsetning av et dopingmateriale som 3-4molprosent yttria, 2-3molprosent magnesia eller 8molprosent kalsiumoksid. Dette fører til en blanding av strukturelle faser ved forskjellige temperaturer.
En blanding av kubisk, monoklin og noe tetragonal fase opp til 1000 grader C. og tetragonal ved høyere enn 1000 grader. På grunn av den tetragonale fasen ved høyere temperaturer er delvis stabilisert zirconia også kjent som tetragonal zirconia polycrystal (TZP). Det antas generelt at mikrosprekker og indusert spenning mellom de forskjellige fasene er årsaker til herdingen i delvis stabilisert zirkoniumoksid. Delvis stabilisert zirkoniumoksid har en tendens til å bli brukt når høye temperaturer er nødvendig.
Den lave termiske ledningsevnen sikrer et lavt varmetap og det høye smeltepunktet (2700 grader C.) betyr at stabiliserte zirkoniumoksidreaktorer kan brukes i temperaturer over 2200 grader C. Delvis stabilisert zirkoniumoksid finner også økt anvendelse i spesialiserte konstruksjons-/tekniske keramikk . Fullt stabilisert zirkoniumoksid oppnås vanligvis med dopemiddelnivåer på 8 mol prosent yttria, 16 mol prosent magnesia eller 16 mol prosent kalsiumoksid. En fullt stabilisert zirconia har en struktur som er en kubisk fast løsning som ikke har noen fasetransformasjon fra romtemperatur opp til 2500 grader C. Fullt stabilisert zirconia er en meget god ioneledende keramikk og brukes i applikasjoner som oksygensensorer og fast oksidbrensel celler.
