立方氧化锆(ZrO₂)具有高折射率（2.15~2.23）、高硬度（莫氏8.0~8.5）、色散大(0.06)、耐磨损、耐腐蚀等特性,是一种重要的宝石材料。立方氧化锆曾发现于天然锆石的包裹体中,但数量极少,光泽也不理想。作为人工宝石的立方氧化锆是典型的人工晶体,它通常含有一定量的氧化钇成分,用来缓冲晶体降温时结构相变引起的晶体破碎,因此市售立方氧化锆宝石都是氧化钇掺杂的,也称钇稳定立方氧化锆。早期立方氧化锆作为钻石的替代品曾经一度风靡,价格昂贵。因为苏联科学家最早开发出这种仿钻石宝石,历史上也称其为“俄罗斯钻石”。

 珠宝市场上的立方氧化锆是由单斜相的氧化锆（天然锆石）转变而成。实现这一转变的方法叫冷坩埚法。氧化锆从单斜相转变为原子最紧密堆积的立方相,其体积变化较大,晶体易裂,所以在晶体生长的配料中必须加入稳定剂,常用的稳定剂有: Y₂O_3， CaO，MgO，CeO₂等。较大的立方氧化锆单晶体主要用来仿宝石。

 彩色立方氧化锆的宝石学特征

 光　泽　亚金刚光泽；

 火　彩　粉红色立方氧化锆的火彩没有其它颜色的明显；

 密　度　 5.99～ 6.34 g /cm³；

 硬　度　 8～ 9；

 光　性　除粉红色立方氧化锆表现出非均质性外,其余的均为均质性的；

 多色性　粉红色立方氧化锆表现出弱的多色性,多色性为粉红色-粉紫色；

 紫外荧光　粉红色立方氧化锆在长波下有浅黄色荧光,在短波下有弱的黄色荧光；浅黄色立方氧化锆在长波下有弱的不均匀的紫色、黄色荧光,在短波下有强的不均匀的紫红色、黄色荧光；其余颜色的立方氧化锆均无荧光；滤色镜下　深紫色立方氧化锆为红色；粉红色立方氧化锆为浅黄色；其余颜色的立方氧化锆均不变色；内含物　粉红色立方氧化锆内含定向排列的白色弯曲状物,这些白色物质可能是沿某一晶面出溶的氧化锆。其余颜色的立方氧化锆在40倍显微镜下显示内部洁净。

 冷坩埚熔壳技术生产立方氧化锆

 冷坩埚熔壳法晶体生长设备主要由熔壳盖、石英管、冷却水铜管、高频线圈(RF)、熔体、晶体、未熔料、水冷却座几部分组成。在冷却座上,焊接上通冷却水的紫铜管(紫铜管排列成圆杯状),里边放入原料ZrO₂粉末等。

 立方氧化锆的生长过程

 在ZrO₂粉末中按摩尔比9∶1加入稳定剂Y₂O₃混合均匀,放入紫铜管围成的“圆杯”内,在粉末的上部放入一定量的金属锆片或锆粉,接通高频发生器电源,起燃1~ 2 min,原料开始熔化。待原料大部分熔化达到要求后,改变高频发生器反馈关系,使熔体稳定加热30~ 60min。然后“冷坩埚”以5~ 15mm/h的速度下降,熔体底部因降温产生过饱和浓度而开始结晶,直至熔体全部结晶成晶体。生长完毕后,慢慢降温退火一段时间,然后停止加热。冷却到室温后,即可取出产品。生长一炉立方氧化锆的总时间大约为20h,每炉的产量最高可达120 kg。没有熔化的原料及壳体料仍可在下次使用。