氧化鋯一般有單斜ZrO2(m-ZrO2)，四方氧化鋯(t-ZrO2)和立方ZrO2(c-ZrO2)三種晶型。1170℃以下是m-ZrO2的穩定溫度，其密度為5.68g·cm-3;1170℃到2370℃是t-ZrO2穩定的范圍，其密度為6.10g·cm-3;2370℃至2680℃是c-ZrO2穩定的范圍，其密度為6.27g·cm-3。由于外界條件的變化，氧化鋯的晶型間可相互轉變。在1100~1200℃時，m-ZrO2會轉化為t-ZrO2;t-ZrO2在2370℃左右時轉變為c-ZrO2;但在降溫階段，t-ZrO2轉變為m-ZrO2時因m-ZrO2晶核形成困難，造成轉變溫度滯后，一般在850~1000℃時才轉變為m-ZrO2。ZrO2晶型轉變之間的關系表示為:m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2溶體氧化鋯在耐火材料中的增韌
加入ZrO2來改進原有耐火材料性能特別是改善其熱震穩定性，這與ZrO2的增韌作用分不開。對ZrO2的增韌機理有多種說法，目前公認的有以下幾種。
1)應力誘導相變增韌
耐火材料基質中的ZrO2在燒成溫度下會以t-ZrO2形式存在;當冷卻時會轉變為m-ZrO2，并伴隨7%的體積膨脹。但受到周圍基質的約束，使t-ZrO2到m-ZrO2的轉變溫度下降。通過對基質性質進行該變，可將t-ZrO2保持到室溫。當材料由于外力作用促使ZrO2周圍的基質對其約束作用下降，才觸發t-ZrO2向m-ZrO2轉變。因相變消耗了外界能量，從而達到對材料的增韌。
2)微裂紋增韌
在含ZrO2的復相材料中，如果t-ZrO2的粒徑較臨界直徑大，那么當t-ZrO2轉變m-ZrO2后所產生的體積膨脹會造成m-ZrO2附近產生較多微裂紋。當主裂紋受到熱應力或其他外力作用時，遇到這些微裂紋時，會消耗其中一部分能量，這在一定程度上會提高主裂紋擴展所需能量，從而實現對材料的增韌。
3)裂紋偏轉和彎曲增韌
在多相材料中，由于各個相間失配導致主裂紋經過第二相顆粒周圍時會發生一定程度上的傾斜、偏轉，延長了裂紋擴展的路程，這將消耗更多裂紋擴展所需的驅動力，從而達到對材料的增韌效果。氧化鋯的增韌機理非常復雜，但可以肯定氧化鋯增韌材料至少由以上兩種不同的增韌機理同時作用的結果。
