什麼是相變韌化
在部分穩定氧化鋯中，裂縫尖端的應力使正方晶轉變為單斜晶，其體積膨脹使裂縫閉合而提高韌性的機制。
日文名稱: 変態強化
「相變韌化」出現在2領域的2道練習題中（陶瓷與玻璃, 生醫材料等）。
這個名詞所屬的領域: 陶瓷與玻璃
在裂縫尖端發生的相變
氧化鋯（ZrO₂）由高溫依序為立方晶、正方晶、單斜晶，由正方晶變為單斜晶時體積約膨脹4%。在部分穩定氧化鋯中，介穩的正方晶因周圍的拘束而保留到室溫。裂縫前進時，尖端的拉應力使裂縫周圍帶狀區域（相變區）的晶粒變為單斜晶，其膨脹對裂縫面施加壓應力而阻礙張開。裂縫越前進相變區越寬，因此顯示抵抗隨裂縫擴展而增加的R曲線行為。
穩定劑與晶粒大小
要保留正方晶，需加入Y₂O₃、MgO、CeO₂等穩定劑。加入約3 mol% Y₂O₃的微細正方晶多晶體（3Y-TZP）強度與韌性的平衡良好，使用最為廣泛。加入MgO的Mg-PSZ，是正方晶析出物分散在立方晶母相中的組織。晶粒過大時冷卻中會自發變為單斜晶，過小時即使施加應力也不會相變，因此Y-TZP要將晶粒尺寸控制在次微米的適當範圍。
效果減弱的條件與劣化
相變韌化利用正方晶與單斜晶的能量差，因此溫度上升、正方晶更穩定時效果變小。所以作為高溫結構材料，韌性的優勢往往會喪失。此外在有水分的環境中，即使在體溫左右，也會發生由表面緩慢變為單斜晶的低溫劣化。也要注意，它主要提高的是破壞韌性而非強度，強度的上限會在開始相變的應力達到頂點，因此並不是韌性越高強度就越高。
用途與相似的機制
部分穩定氧化鋯的韌性約為氧化鋁的2倍左右，用於牙科的牙冠、人工髖關節的股骨頭、刀具、粉碎用的球、光纖連接器的零件等。在氧化鋁中分散氧化鋯粒子的氧化鋯韌化氧化鋁（ZTA）也利用相同的機制。破面上單斜晶增加了多少，可由XRD繞射峰的強度比求得。鋼的殘留沃斯田鐵在變形中變為麻田散鐵而提高延性的TRIP鋼，在利用相變這一點上也是相似的想法。
練習相變韌化的題目
部分穩定氧化鋯顯示高破壞韌性的主要原因為下列何者？
- A裂縫尖端的拉伸應力使單斜晶轉變為正方晶，約4%的體積收縮使應力緩和
- B殘留於晶界的玻璃相在高溫下發生黏性流動，使裂縫尖端鈍化而緩和應力集中
- C介穩的正方晶在裂縫尖端轉變為單斜晶，其體積膨脹壓縮裂縫
關於氧化釔部分穩定氧化鋯（Y-TZP）人工股骨頭所發生的低溫劣化，下列說明何者正確？
- A在有水分的環境中，正方晶從表面變態成單斜晶而體積膨脹，表面變粗糙而強度下降
- B在體溫左右的溫度下正方晶逐漸變成立方晶，裂紋尖端的相變韌化作用變得更強而使韌性提高
- C體液中的氯離子造成孔蝕，表面出現深孔
常見問題
相變韌化也會提高強度嗎？
主要提高的是破壞韌性，也就是對裂縫擴展的抵抗。日文中常以意為「相變強化」的名稱稱呼，但強度會在開始相變的應力處達到上限，並不會與韌性同步提高。
完全穩定氧化鋯會發生相變韌化嗎？
不會。加入大量穩定劑的完全穩定氧化鋯到室溫都是立方晶，沒有可相變的正方晶。加入8 mol%左右Y₂O₃者，比起韌性，更利用其氧離子傳導，用作燃料電池或感測器的電解質。
相變韌化的氧化鋯破壞韌性大約多少？
依組成、組織與量測方法而有差異，部分穩定氧化鋯的報告值約為5〜10 MPa·√m。高於氧化鋁的約3〜5 MPa·√m，在陶瓷中屬於韌性高的材料。
解析中的「相變韌化」
這稱為應力誘發相變韌化。
部分穩定氧化鋯顯示高破壞韌性的主要原因為下列何者？Y-TZP藉由介穩的正方晶粒子在裂紋尖端的應力下變態成單斜晶而膨脹的相變韌化，而具有高韌性。
關於氧化釔部分穩定氧化鋯（Y-TZP）人工股骨頭所發生的低溫劣化，下列說明何者正確？