氧化锆传感器
氧化锆氧气传感器工作原理
氧化锆氧气传感器工作原理
氧化锆氧气传感器是一种用于测量氧气浓度的传感器，在工业自动化控制、燃气检测等领域得到广泛应用。
其工作原理主要基于氧化锆电解池的化学反应和电化学性质。
氧化锆氧气传感器由氧化锆电解池和测量电路组成。
在氧化锆电解池中，气体与电解液接触后，氧气被还原，并在电极上发生氧化反应。
这些反应会导致氧化锆电解池的电势发生变化。
测量电路通过测量电势差来确定氧气浓度。
在工作时，传感器将所测气体通入氧化锆电解池中，并在电解池内施加电压。
由于氧化锆电解池的化学反应，电极上会产生一定的电势差。
传感器会将这个电势差转换成电信号，然后通过放大、滤波和反馈控制等环节，最终得到可靠的氧气浓度值。
氧化锆氧气传感器的工作原理有一定的局限性。
这种传感器只能测量氧气浓度，不适用于其它气体。
传感器的测量精度也会受到诸如温度、湿度等环境因素的影响。
在具体应用中，需要根据实际情况选取合适的传感器，并针对具体应用场景进行相应的校准和调试。
氧化锆氧传感器
氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其核心的氧化锆管安置在一个微型电炉内，位于整个探头的顶端，其结构原理图如下图所示。
氧化锆管是由氧化锆材料掺以必然量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳固的氧化锆陶瓷烧结体。
由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下它是良好的氧离子导体。
因其这一特性，在必然高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它即是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气别离位于内外电极。
在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，当烟气氧含量P小于空气氧含量P0（%O2）时，空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电极反映：O（P0）+4e-→2O-2氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反映：2O-2 →O（P0）+4e-由于氧浓差致使氧离子从空气边迁移到烟气边，因此产生的电势又致使氧离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后，便在两电极间产生一个与氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"方程：E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)式中R、F别离是气体常数和法拉第常数，T是锆管绝对温度（K）, P0是空气氧含量（%O2）, P 是烟气含量。
由（1）式可见，在必然的高温条件下（一般）600℃），必然的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高温区域内对应氧含量见下表。
附表被测气体温度、氧浓差电势与氧浓度对照表注：参比气为大气，在理想状况下（本底为零时），热电偶为K分度号。
0 0 0 0 0 0 0 0 0在理想状态下，当被测烟气与参比气浓度一样时，其输出电势E值为0 mV, 但在实际应用中，锆管实际条件和现场情形均不是理想状态。
故事实上的锆管是偏离此值的。
实际上，必然氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，咱们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势，此值的大小又在不同温度下呈不同的值，而且随锆管利用期延长而转变。
传感器 电化学 氧化锆
传感器电化学氧化锆氧化锆（Zirconia）是一种具有重要应用价值的材料，尤其是在传感器和电化学领域。
它的化学式是ZrO2，具有高熔点、高电阻率、高催化性和良好的热、力学性能等优点。
因此，氧化锆已经广泛应用于气体和液体传感器、电化学传感器和其它相关设备中。
氧化锆在传感器领域的应用主要体现在气体浓度检测和液体参数监测。
其中，气体浓度检测主要包括氧气浓度和气体成分检测。
氧化锆氧传感器基于氧化锆的电化学性质，利用其在高温下与氧气发生反应生成氧离子的特性，通过测量氧离子浓度的变化来检测气体中氧气的浓度。
这种传感器广泛应用于燃烧控制、车辆尾气监测和生命科学等领域。
另外，氧化锆还可以用于检测其它气体成分，如CO2、CO、NOx等，适用于环境监测、工业过程控制等应用场合。
除了气体传感器，氧化锆在液体参数监测中也有广泛应用。
例如，氧化锆pH传感器通过测量液体中氧离子和阳离子的浓度变化来监测液体的pH值。
这种传感器通常用于化学、医疗和生物技术领域，广泛应用于水质监测、生物反应器控制等。
此外，氧化锆还可以用于测量液体中的电导率、温度等参数，对于工业过程控制和环境监测等具有重要作用。
在电化学领域，氧化锆也是一个重要的材料。
由于氧化锆具有高催化性和良好的电化学性能，它被广泛应用于电化学传感器和电化学催化剂中。
电化学传感器是一种通过测量电流、电势或阻抗变化来检测物质浓度或参数变化的传感器。
氧化锆基的电化学传感器通常通过改变表面的电势来实现对物质浓度或参数变化的检测。
这种传感器广泛应用于环境监测、生命科学和工业过程控制等领域。
此外，氧化锆还可以作为电化学催化剂，在电化学反应中发挥催化作用。
例如，氧化锆可以用作氧还原反应的催化剂，促进氧气在电极表面的还原和氧化反应。
这种催化剂常用于燃料电池、电解水制氢等系统中，对于能源领域具有重要意义。
综上所述，氧化锆在传感器和电化学领域具有广泛的应用价值。
通过利用氧化锆的电化学性质和催化性能，可以开发出高精度、高灵敏度的传感器，并且在物质浓度检测和参数监测中具有重要作用。
氧化锆氧传感器工作原理
氧化锆氧传感器工作原理
氧化锆氧传感器是一种使用氧化锆材料作为传感元件的气体传感器。
其工作原理基于氧化锆对氧气敏感的特性。
氧化锆是一种具有高离子电导率的固体材料，当氧分子与氧化锆接触时，氧分子会从气相中被电子从氧化锆表面弹出，生成氧化锆表面上的氧空缺。
这些氧空缺会导致氧化锆晶体形成正电静电场。
当氧气含量较高时，氧分子与氧化锆的接触频率较高，氧空缺较少，正电静电场较小。
而当氧气含量较低时，氧分子与氧化锆的接触频率较低，氧空缺较多，正电静电场较大。
氧化锆氧传感器利用这种特性来测量氧气含量。
传感器的结构中包含两个氧化锆电极，其中一个电极暴露在待测气体中，另一个电极则绝缘不被气体接触。
这两个电极之间的空间中装填着一种离子传导液体，该液体允许氧离子在两个电极之间传递。
当氧气含量较高时，氧化锆电极上的氧分子被电子弹出，产生氧空缺，形成正电静电场。
这个正电静电场会促使氧离子从暴露在气体中的电极传导到绝缘电极，引起电流流动。
而当氧气含量较低时，氧化锆电极上的氧空缺增加，正电静电场增大，导致更多的氧离子传导。
因此，氧化锆氧传感器的输出电流与氧气含量呈线性关系。
通过测量传感器的输出电流，可以确定待测气体中的氧气含量。
这种氧化锆氧传感器具有高灵敏度、快速响应、稳定可靠等优
点，因此广泛应用于空气质量监测、工业过程控制、环境监测等领域。
氧化锆传感器工作原理
氧化锆传感器工作原理
氧化锆传感器是一种基于氧化锆材料制备的气体传感器，用于检测空气中的氧气浓度。
其工作原理是利用氧化锆材料对氧气的敏感性，实现对氧气浓度的测量。
具体而言，氧化锆传感器内部包含一个氧化锆薄膜，该薄膜具有良好的氧离子电导性能。
当氧化锆传感器处于高温环境下（一般为500-900摄氏度），氧气分子能够与氧化锆表面发生化学反应，生成氧离子。
氧离子的生成会导致氧化锆薄膜上形成电势差，这个电势差被称为Nernst电势。
Nernst电势与氧气分压呈指数关系，即当氧气分压升高时，Nernst电势也随之增加。
通过测量Nernst电势的变化，就可以得到氧气分压的信息。
一般情况下，氧化锆传感器中会加入一个参比电极，以提供一个参照电势。
通过对比参照电势和Nernst电势，可以准确地测量氧气浓度。
需要注意的是，氧化锆传感器的工作温度对其灵敏度和稳定性有很大影响。
在使用过程中，需要对传感器进行恒温控制，以确保其工作温度的稳定性。
总之，氧化锆传感器通过测量氧化锆薄膜上的Nernst电势变化，实现了对氧气浓度的准确测量。
其具有响应速度快、灵敏度高、精度好等特点，被广泛应用于气体检测和控制领域。
氧化锆传感器工作原理
氧化锆传感器工作原理
氧化锆传感器是一种常用于气体检测中的传感器，它主要用于检测氧气浓度。
其工作原理是基于氧气与氧化锆之间的化学反应。
氧化锆传感器通常由两个氧气电极和一个氧离子传导固体电解质组成。
其中一个电极是一个可透氧但不透电的氧排除电极，另一个电极是一个可以允许氧气通过的氧灵敏电极。
这两个电极之间的传导固体电解质是氧离子导体。
在工作过程中，氧气首先进入氧灵敏电极中。
当氧气与传感器内部的氧离子传导固体电解质接触时，氧气会在氧灵敏电极表面催化还原，释放出氧离子。
这些氧离子会在固体电解质中向另一个氧排除电极移动。
氧排除电极上的电压通常会保持一个常数，当氧离子从氧灵敏电极传导到氧排除电极时，它们会再次与氧气反应，并使氧气重新生成。
这个过程是可逆的，并且反应速率与氧气浓度成正比。
因此，通过测量氧灵敏电极和氧排除电极之间的电流变化，可以确定氧气的浓度。
一般来说，电流的变化与氧气浓度呈线性关系，可以通过校准和对比实际测量值来确定具体的氧气浓度。
总结来说，氧化锆传感器的工作原理是利用氧气与氧化锆之间的化学反应，通过测量电流变化来确定氧气浓度。
氧化锆氧传感器工作原理
氧化锆氧传感器工作原理
氧化锆氧传感器是一种常用的气体传感器，用于测量气体中氧气的浓度。
它的工作原理基于氧气和锆液相互作用的化学反应。
下面将详细介绍氧化锆氧传感器的工作原理。
首先，氧化锆氧传感器由几个关键部分组成，包括加热器、锆液晶体、固态电解质和电极。
其中，加热器用于提高传感器的工作温度，使锆液更加活跃。
锆液晶体是氧化锆的一种导电材料，它有很高的氧离子传导性能。
固态电解质用于分隔锆液晶体和电极，以防止氧离子的扩散。
电极则用于测量氧气浓度并产生相应的电信号。
在传感器工作时，加热器将传感器加热至高温状态，使锆液晶体和电解质都处于活跃的状态。
此时，氧气会与锆液晶体发生化学反应。
具体地说，氧气与锆液晶体中的氧离子结合，形成氧化锆。
这个反应是一个可逆反应，当氧气浓度高时，反应趋向向右进行，产生更多的氧化锆；当氧气浓度低时，反应趋向向左进行，产生更多的氧离子。
产生的氧化锆和氧离子会改变锆液晶体的导电性能，进而影响到电极的电位。
电极会感知这个电位的变化，并将其转化为对应的电信号。
通过测量这个电信号的大小，就可以确定气体中氧气的浓度。
需要注意的是，在传感器中，锆液晶体的导电性能和氧离子的扩散速率都与温度密切相关。
因此，为了保证传感器的准确性，需要将传感器加热至一个稳定的工作温度。
加热器的功率和温
度需要根据具体应用来调节。
总结起来，氧化锆氧传感器的工作原理是利用氧气和锆液晶体之间的化学反应，通过测量电位的变化来确定气体中氧气的浓度。
通过控制传感器的温度和加热功率，可以提高传感器的准确性和灵敏度。
氧化锆式氧传感器工作原理
氧化锆式氧传感器工作原理
氧化锆式氧传感器是利用氧化锆陶瓷片作为敏感元件的一种传感器，它是目前在汽车上使用最多的一种氧传感器。
氧化锆式氧传感器由两部分组成：一个是敏感元件（陶瓷片）；另一个是补偿元件（电桥）。
在电桥中，补偿元件主要起到限制输出电流的作用，而敏感元件则起到控制输出电压的作用。
当发动机处于工作状态时，燃烧状况不均匀，燃料和空气的混合气过浓或过稀时，会引起进气歧管内的空燃比过浓或过稀，导致混合气燃烧不完全，使发动机废气排出量增加，导致发动机尾气中含氧量下降。
此时应检测进气歧管内的空燃比并及时调整混合气浓度。
氧传感器是测量排气中氧气含量的器件。
其基本结构是：一根长为20~25mm的陶瓷管（或叫传感器芯）与一根长为6~8mm的铂丝（或铂丝绕成螺旋状）组成。
传感器芯与铂丝之间是绝缘介质。
当发动机处于工作状态时，传感器芯产生的信号电压经电桥转换成与发动机工作状况有关的信号电压；当发动机停止工作时，则输出与发动机工况无关的信号电压。
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氧化锆氧传感器原理及应用作者:日期:2007-4-16 16:25:57原地址:一、序言：人们早就知道，某些固体氧化物、卤化物、硫化物等具有离子导电性能，其中最著名的是1989年Nernst发现的稳定氧化锆在高温下呈现的离子导电现象。
在此后的一段时期内，尽管人们对这种具有离子导电性能的物质——固体电解质进行了种种研究，但始终进展不大。
直到1957年，K.kiukkala和C.Wagner首次用固体电解质组装原电池并从理论上阐明其原理以后，这方面的研究和应用才得以迅速发展。
在所有固体电解质，氧化锆是目前研究和开发应用得最普遍的一种。
它不仅用来作高温化学平衡，热力学和动力学研究，而且已在高温技术，特别是高温测试技术上得到广泛应用。
氧探头这种以氧化锆固体电解质为敏感元件，用以测定氧浓度的装置就是一个典型的例子。
1961年，J.Weissbart和R.Ruka研制成功的第一个氧化锆浓差电池测氧仪。
七十年代初出现商业用氧化锆氧探头以后，引起科学界和工业界的普遍重视，特别是西德、日本、美国等国都进行了深入的研究和产品开发工作。
到七十年代中期，氧探头的理论和实践已趋成熟，开发出了多种结构形式的氧探头。
由于氧探头与现有测氧仪表(如磁氧分析器、电化学式氧量计、气象色谱仪等)相比，具有结构简单，响应时间短(0.1-0.2秒)，测量范围宽(从ppm到百分含量)，使用温度高(600～1200℃)，运行可靠，安装方便，维护量小等优点，因此在冶金、化工、电力、陶瓷、汽车、环保等工业部门得到广泛的应用。
二、氧传感器测氧原理氧探头是利用氧化锆陶瓷敏感元件来测量各类应用环境下的氧含量的，通过它以求实现工业加热炉燃烧过程自动控制，以及热处理可控气氛炉对零件的质量控制。
下面介绍氧化锆陶瓷是如何来完成测氧功能的。
1.ZrOa锆头的导电机制ZrO2是典型的离子晶体，ZrO2中添加的二价或三价立方对称氧化物，如CaO、MgO、Y2O3和其它三价稀土氧化物时，在适当的加热和冷却条件下可以使ZrO2在600℃以上时成为氧的快离子导体，人们称它为固体电解质。
这种陶瓷材料对氧具有高度的敏感性，选择性亦十分好，用它作成的氧探头（又称氧传感器）广泛应用于工业炉和环境保护。
ZrO2固体电解质是离子导电体，它是通过晶格内的氧离子空位来实现导电的，锆的导价金属氧化物的加入在ZrO2 晶格中产生了大量的氧离子空位（如图1所示）。
每加入二个钇离子就建立一个氧离子空位，ZrO2的缺陷浓度主要决定于添加剂的加入量，而与温度和环境气氛无关。
ZrO2的离子导电就是通过ZrO2内的氧离子的迁移来实现的。
2.氧传感器的测氧原理：在氧化锆电解质(ZrO2管)的两侧面分别烧结上多孔铂（Pt）电极，在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧(II侧Pref)的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e）结合形成氧离子O2-，使该电极带正电，O2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧（I侧Po2）的Pt电极上放出电子，转化成氧分子，使该电极带负电。
这样在两个电极间便产生了一定的电动势，氧化锆电解质、Pt电极及两侧不同氧浓度的气体组成氧探头即所谓氧化锆浓差电池。
这种电池电动势产生的原动力是两侧电极上氧的化学位差。
在氧探头中，高浓度侧气体用已知氧浓度（Pref）的气体作为参比气，如用空气，则Pref =20.6% 。
将此值及（5）式中的常数项合并。
则得参比气为空气的能斯特公式E=0.0215Tln0.2095／PO2 （6）可见，如能测出氧探头的输出电动势E和被测气体的绝对温度T，即可算出被测气体的氧分压（浓度）PO2 。
在实际应用中，通过检测气体的氧电势及温度，通过以能斯特公式为基础的数学模型，就可以推算出被测气体的氧含量（百分比）。
这就是氧化锆氧探头的基本检测原理。
三．氧化锆氧传感器的结构类型及工作原理：氧化锆氧浓差电池用于实际检测中，主要需要解决的问题是，氧化锆检测头，反应电极及将被测气体与参比气（空气）严格隔离的问题（也叫做氧探头的密封问题）。
实际应用过程中，最难以解决的是密封问题和反应电极问题。
下面对一些氧探头的结构类型加以说明。
以检测方式不同分，氧化锆氧探头基本上可以分为两大类：采样检测式氧探头及直插式氧探头。
1.采样检测式氧传感器：采样检测方式是通过导引管，将被测气体导入氧化锆检测室。
检测室通过加热元件把氧化锆加热到工作温度（750℃以上）。
氧化锆一般采用管状，电极采用多孔铂电极（如图1）。
采样检测的优点是不受检测气氛温度的影响，通过采用不同的导流管可以检测各种温度气氛中的氧含量。
由于采样式检测方式的灵活性，因此运用在许多工业在线检测上。
采样检测的缺点是反应时间慢；结构复杂，容易影响检测精度；在被检测气氛杂质较多时，采样管容易堵塞；多孔铂电极容易受到气氛中的硫，砷等的腐蚀以及细小粉尘的堵塞而失效；加热器一般用电炉丝加热，寿命不长。
在被检测气体温度较低（0-650℃），或被测气氛较清洁时，采样式检测方式工作较好，如制氮机测氧，实验室测氧等。
2. 直插式检测方式：直插式检测是将氧化锆直接插入高温被测气体，直接检测气体中的氧含量。
这种检测方式应用在被检测气氛温度在700-1150℃时（特殊结构还可以用于1400℃的高温），利用被测气氛的高温使氧化锆达到工作温度，不另外用加热器（如图2）。
直插式氧探头的技术关键是陶瓷材料的高温密封问题和电极问题。
以下列举了几种直插式氧探头的结构形式。
（1）整体氧化锆管式：这种形式是从采样检测方式上采用的氧化锆管的形式上发展起来的。
就是将原来的氧化锆管加长，使氧化锆可以直接伸到高温被测气体中。
这种结构不存在高温密封问题，很容易解决密封问题。
（2）直插式氧化锆氧传感器由于直插式氧探头的工作环境恶劣，且对其检测精度、工作稳定性和工作寿命都要求较高，需采用新的技术，克服传统氧化锆氧探头的不足。
由于需要将氧化锆直接插入检测气氛中，对氧探头的长度有较高要求，一般直插式氧探头的有效长度在500-1000mm左右，特殊的环境长度可达1500mm。
因此直插式氧探头很难采用传统氧化锆氧探头的整体氧化锆管状结构，而多采取技术要求较高的氧化锆和氧化铝管连接的结构。
因此密封性能是这种氧化锆氧探头的最关键技术之一。
目前国际上最先进的连接方式，是将氧化锆与氧化铝管永久的焊接在一起，其密封性能极佳。
与采样式检测方式比，直插式检测有显而易见的优点：氧化锆直接接触气氛，检测精度高，反应速度快，维护量较小。
四．氧传感器寿命的两个材料问题氧化锆氧传感器有二种基础材料：基体ZrO2固体电解质和反应电极。
这二种材料长期在高温（600℃）还原性气氛下工作时，其性能会逐步劣化而影响使用寿命。
因此世界上科技工作者都关注着这两个材料问题。
1.多孔pt电极的问题ZrO2氧传感器国内普遍存在稳定性差和寿命短的现象，即使国外已完全实用化了的产品也常常出现电势异常、响应劣化、电极中毒或脱落现象，这一切都与ZrO2氧传感器的多孔Pt电极的特性有关。
(1)电极形貌及其影响因素氧探头反应电极过去一直用多孔Pt制成，因为它的催化能力强，现在还有不少成品用大孔Pt电极。
多孔Pt电极的表面积极大，是一种热力学不稳定状态，特别是由于氧传感器长期在高温下，例如渗碳炉中的氧传感器的工作环境温度约为860～940℃，在这种工作条件下，多孔Pt电极的电极表面分布着的小孔尺寸会不断增大而响应电极反应。
ZrO2氧传感器的电极反应是多相催化反应，其中Pt电极的重要作用之一就是作为反应催化剂。
对于一定的催化剂而言，催化剂的能力与其的表面积有关，一般而言，增加催化剂的表面积，是提高反应效率的有效手段之一，提高催化剂经表面积的最好的方法是“造孔”，催化剂的比表面主要是由微孔的内表积提供的，因此，长期在高温下工作的多孔Pt电极将会减小Pt电极的比表面，从而降低其催化能力。
另外，电极电孔数的变化，会显著地改变Pt-ZrO2-气三相界面影响速度。
(2)Pt／ZrO2界面问题i)元素互护散〓Pt／ZrO2界面是氧传感器的关键部位，该界面的电化学性能、化学反应以及平衡决定着传感器的特性。
界面极为精糙，Pt／和ZrO2在各处互相咬合一起。
由于涂制电极及电极使用温度很高，在高温下，Pt、ZrO2之间总是会产生成分的相互扩散，以降低界面能，界面在900℃工作温度下的成分互护散程度已经十分严重。
多孔Pt电极与连续块状合金电极相比，有以下三个特点：①具有很高的缺陷浓度，因而加快了扩散过程；②晶粒度小，因而晶界面积大，原子沿晶界的扩散比晶内快得多；③含有大量的孔洞，因而其表积极大。
这三个特点都为原子扩散提供了有利条件。
ⅱ）转晶〓Zr离子在强还原性气氛中会转化为金属Zr，并溶解于Pt中形成Pt Zr固溶体，达到溶解极限后，开始形成Pt3Zr金属间化合物，破坏了原始组织结构。
〓〓此外，Pt／ZrO2粘结力不好而脱膜也是经常发生的现象。
ⅲ）积碳多孔Pt电极在渗碳炉中致命的弱点是碳黑堆积在Pt电极的孔洞内，特别在高碳势的情况下更为严重，碳黑在多孔Pt电极小孔内的堆积，使得Pt ZrO2—气相三相催化反应界面处的状态发生变化而使电极反应不稳定，输出氧势波动或偏高等现象。
ⅳ）堵塞多孔Pt电极的小孔在加热炉烟道中应用时，经常被尘灰堵塞而影响炉气向三相界面的扩散，最终使氧探头输出信号减弱而测不准。
近些年来，连续块状合金电极有替代多孔电极的趋势。
实用表明，其催化性能可与多孔Pt电极比美，而在高温还原性气氛下的工作寿命合金块状电极比多孔Pt电极好。
2.ZrO2固体电解质的时效问题ZrO2固体电解质作为工业炉用氧探头往往长期在700℃以上的高温下进行工作，如果不考虑气氛的影响，这个工作温度对由Y2O3固溶为立方相结构的ZrO2固体电解质来讲，是一个高温时效过程，这是氧探头不稳定和失效的另一个主要原因。
ZrO2中掺入Y2O3的目的有二个：产生氧离子空位和建立全稳定立方相结构。
纯ZrO2有三种晶体结构，三种不同的晶体结构与其转变温度有关，对氧探头来讲，立方相ZrO2结构存在大量的八面体间隙，氧离子在其中能够快速扩散，由此增加氧化锆制成氧头后的离子导电率和响应速度，因此人们制作氧探头时，往往使锆头的ZrO2做成立方相结构。
从热力学角度看，这种全稳定立方相ZrO2是一种亚稳相，在一定的温度条件下会发生时效相变，宏观表现为电解质内阻增加，输出氧电势不稳定或下降。
近几年来，为了解决立方相高温热震性差的问题，已经开始用部分稳定ZrO2(相对全稳定立方相而言)固体电解质制作氧探头，其晶体结构为四方ZrO2和单斜ZrO2的混合体，在一定温度或应力作用下，四方ZrO2按马氏体相变方式向单斜ZrO2转化，此时需吸收能量。
这就是陶瓷材料领域中的所谓部分稳定ZrO2有相变增韧的特性，这种机制和金属材料中的TRIP钢韧化机制完全一样的。