Im biomedizinischen Fach wird das ZIRKONOXID (ZrO₂) als der leistungsfähigeren Werkstoff für prothesische Restaurationen betrachtet. Das ZIRKONOXID – üblicherweise ZIRCONIA genannt – ist ein metal-free keramisches Oxyd, was nicht mit dem Zirconium (Zr) verwechselt werden darf, das stattdessen ein Metall ist.

Das Zirkonoxid ZrO₂ wird aus dem Mineral Zirkoniumsilicat gewonnen, das sich in Lagerstätten befindet, die in Australien, Russland, USA, Indien und Südafrikagelegen sind, oder aus der Baddeleyte, deren Lagerstätten sich vorwiegend inSüdafrika und Sri Lanka befinden.

Die Rohstoff-Eigenschaften

Die Phasenumwandlungen sind umkerbar und beeinflussen die Werkstoffleistungen: diese sind sehr bescheiden in den monoklinen und kubischen Phasen. In der tetragonalen Phase sind die Werkstoffleistungen dagegen sehr interessant.

Die Umwandlung von tetragonal zu monoklin ist eine martensitische Umwandlung: während der Abkühlung, die tertragonale Struktur wandelt zu monoklin, mit einer Volumenausdehnung zwischen 3 und 5% über die Elastizitätsgrenze der Baddeleyte hinaus, wodurch Mikrorisse in der Struktur verursacht werden.

Dieser Mechanismus, der in erster Annäherung die Ursache einer negativen Auswirkung auf die Materialleistungen scheinen könnte, wird andererseits ausgenutzt, um sowohl die Festigkeit als auch die Zähigkeit zu steigern.

In der Tat, wenn unter Belastung Mikrorisse in der Keramik entstehen, die Zirkonoxidkristalle, die sich in unmittelbarer Nähe befinden,   verformen sich zur monoklinen Struktur. Die Druckspannungen, die in der Nähe der Mikrorisse wegen Materialausdehnung entstehen, wirken stattdessen gegen der Ausbreitung der Risse.

Diese Riss-Sperrfunktionen sind diejenigen, die die hohen Werte der Festigkeit und der Bruchzähigkeit bestimmen.