Двуокись циркония Zr O2 в природе встречается в составе бадделеита, содержащего 80—90% Zr O2 и значительно чаще циркона Zr Si O4, а также в составе некоторых других минералов. В промышленности двуокись циркония получают путем химической переработки Zr Si O4 с последующим прокаливанием для удаления летучих веществ. Полученная Zr O2 всегда содержит некоторое количество трудноотделимой Hf O. Техническая Zr O2 имеет в своем составе около 97,5% Zr02-f-Hf0, особо чистая — до 99,5% Zr O2.
Двуокись циркония существует в двух модификациях: моноклинной и тетрагональной. Моноклинная модификация Zr O2 имеет плотность 5,68 г/см3, тетрагональная — 6,1 г/см3.
Устойчивая при обычных температурах, моноклинная Zr O2 при нагревании до 1040— 1080°С переходит в тетрагональную модификацию, что сопровождается уменьшением объема примерно на 7%. При охлаждении в области температур 900 — 820°С тетрагональная модификация переходит обратно в моноклинную. Это сопровождается увеличением объема также примерно на 7%. Обратимые полиморфные превращения Zr O2 вызывают растрескивание изделий из нее. Для исключения этого явления применяют стабилизирующие добавки. Практически стабилизация Zr O2 достигается после введения 3—8% Ca O и нагревания смеси до 1700°С.
Температура плавления Zr O2 равна 2687 С. Двуокись циркония характеризуется низкой теплопроводностью, примерно в три раза меньшей, чем у Al2O3. Поэтому из двуокиси циркония получают высокотемпературные теплоизоляционные материалы с объемной массой 2,5—2,7 г/см .
Zr O2 обладает слабокислотными свойствами. При невысоких температурах она хорошо сопротивляется воздействию различных восстановителей. Zr O2 является веществом инертным: до температуры 2000°С с ней не взаимодействуют расплавленные металлы, силикаты, стекла, полевой шпат и кремнезем. Растворы едких щелочей н карбонатов, а также кислот (за исключением концентрированной H2SO4 и HF) на Zr O2 не действуют. В тиглях, изготовленных из Zr O2, можно плавить калий, натрий, алюминий и железо, при этом стенки тигля не разрушаются.
Керамические изделия из стабилизированной Zr O2 имеют широкое практическое применение при температурах 2300 — 2500°С.