一、氧化鋯陶瓷的力學性能
四方相多晶氧化鋯（TZP）具有高強度，並且由於相變增韌而具有高韌性。TZP在生物體內應用的關鍵問題是，能否始終保持優異的力學性能。TZP的力學性能與其晶粒尺寸、亞穩相的微觀結構的穩定性等密切相關。因此，研究者們廣泛的研究時效對TZP的結構、性能的影響。
表3.3-1生物醫用氧化鋯與氧化鋁陶瓷的性能
性質TZPAl2O3
成分ZrO2+3mol%Y2O399.9%Al2O3
密度gcm-1>6≥3.97
顆粒尺寸μm0.2-0.43.6
氣孔率%
抗彎強度MPa900-1200>500
抗壓強度MPa20004100
楊氏模量GPa210380
斷裂韌性KIcMPam-17-104
硬度HV0.#1.12002200
熱膨脹係數K-#1.1#1.10-68×10-6
二、氧化鋯陶瓷的時效與長期穩定性
TZP時效後性能變化的內部原因主要與陶瓷中釔的含量與分布、晶粒尺寸、缺陷的數目與分布及密度等密切相關。在模擬生理條件下時效的實驗結果表明，氧化鋯陶瓷晶粒中的氧化釔含量在2.8-3.5%摩爾比時，具有最大的斷裂韌性和強度。若釔含量超過3.5%，在陶瓷中形成立方相氧化鋯，使斷裂強度下降；若釔含量低於2.8%且晶粒尺寸較大（>1μm）時，低溫時效使氧化鋯發生四方相向單斜相相變，引起強度下降。
表3.3-2氧化鋁和共沉澱法、表麵包覆法釔穩定氧化鋯陶瓷經140℃水熱時效的抗彎強度
材料時效時間(小時)
02448120
氧化鋁525542528537
共沉澱法釔穩定氧化鋯#1.10942876836
表麵包覆釔穩定氧化鋯986923922874
因此，完全可以用體外實驗來模擬氧化鋯陶瓷在生物體內的變化。
三、氧化鋯陶瓷的摩擦性能
氧化鋯陶瓷最初在人體中的應用是作為人工關節頭，因此，人們對氧化鋯陶瓷的摩擦磨損性能非常關注，並與氧化鋁陶瓷和316L不鏽鋼材料進行比較研究。實驗樣品與超高分子量聚乙烯（UHMWPE）對磨，分別測試單向和雙向對磨損因子，即測試確定載荷和摩擦距離下材料磨損的體積。實驗結果如
表3.3-3氧化鋯、氧化鋁和316L不鏽鋼與UHMWPE單向、雙向對磨損因子單位：（mm3/N?m）×10-9
材料牛血清生理鹽水去離子水
單向雙向單向雙向單向雙向
氧化鋯10.7±120.56±147.5±30.45±58.61±30.38±6
氧化鋁18.2±61.01±832.7±70.57±211.8±40.68±4
316L27.7±301.81±490.5±403.89±837.#1.10#1.12±10
很明顯，在三種潤滑劑：牛血清、生理鹽水和去離子水中，氧化鋯的磨損體積均小於氧化鋁和316L不鏽鋼材料，即氧化鋯陶瓷比其他兩種材料更適合作為人工關節頭。
氧化鋯優異的耐摩擦磨損性能主要歸功於與其他兩種材料相比，具有較小的摩擦係數0.028-0.082，而氧化鋁的摩擦係數為0.044-0.115，316L不鏽鋼的摩擦係數為0.061-0.156。而氧化鋯陶瓷晶粒尺寸約是氧化鋁陶瓷晶粒的十分之一，同樣也有益於氧化鋯抗磨損性能。
作為生物陶瓷，研究者們對TZP的生物安全性做了廣泛的研究，包括動物體內、體外生物實驗；並探討了其由於成分不純可能含有的放射性問題，並未發現放射性物質誘導細胞發生突變或致癌。