آلیاژ زیرکونیوم یک آلیاژ غیر آهنی است که از افزودن عناصر دیگر به زیرکونیوم به عنوان ماتریس تشکیل شده است. عناصر آلیاژی اصلی عبارتند از قلع، نیوبیم، آهن و غیره. آلیاژ زیرکونیوم دارای مقاومت در برابر خوردگی خوب، خواص مکانیکی متوسط، سطح مقطع جذب نوترون حرارتی اتمی کم، سازگاری خوب با سوخت هسته ای است و بیشتر به عنوان ماده ساختاری هسته ای برای آب استفاده می شود. راکتورهای هسته ای خنک شده در دمای بالا و فشار بالا و آب و بخار در دمای 300 تا 400 درجه. علاوه بر این، زیرکونیوم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی در برابر انواع اسیدها، قلیایی ها و نمک ها دارد و میل ترکیبی قوی برای اکسیژن، نیتروژن و سایر گازها دارد، بنابراین از آلیاژهای زیرکونیوم در ساخت قطعات مقاوم در برابر خوردگی و قطعات ماشین آلات دارویی نیز استفاده می شود. و به طور گسترده به عنوان عوامل گاز زدایی بدون تبخیر و تعرق در صنایع خلاء الکتریکی و لامپ استفاده می شود.
دو نوع آلیاژ زیرکونیوم در مقیاس صنعتی تولید می شود: زیرکونیوم-قلع و زیرکونیوم-نیوبیم. گریدهای آلیاژ اولی Zr-2 و Zr-4 است و نماینده معمولی دومی Zr-2.5Nb است. در آلیاژهای زیرکونیوم-قلع، عناصر آلیاژی قلع، آهن، کروم و نیکل می توانند استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و هدایت حرارتی فیلم مقاوم در برابر خوردگی را بهبود بخشند و حساسیت حالت سطح را به خوردگی کاهش دهند. معمولاً آلیاژ Zr-2 در راکتورهای آب جوش و آلیاژ Zr-4 در راکتورهای آب تحت فشار استفاده میشود. در آلیاژهای زیرکونیوم-نیوبیوم، مقاومت به خوردگی آلیاژ زمانی بهترین است که مقدار نیوبیم برای رسیدن به حد محلول ساختار بلوری زیرکونیوم در دمای سرویس اضافه شود. آلیاژ زیرکونیوم دارای دگرگونی هتروکریستالی همگن است و ساختار کریستالی در دمای بالا به صورت مکعبی در مرکز بدن و در دمای پایین شش ضلعی بسته است. آلیاژهای زیرکونیوم دارای پلاستیسیته خوبی هستند و با فرآوری پلاستیک می توان آنها را به لوله، صفحه، میله و سیم تبدیل کرد و جوش پذیری آنها نیز خوب است که می توان از آن برای پردازش جوش استفاده کرد.
زیرکونیوم دارای سطح مقطع جذب نوترون حرارتی کوچک و خواص هسته ای برجسته است که یک ماده ضروری برای توسعه صنعت انرژی اتمی است و می تواند به عنوان یک ماده ساختاری برای هسته های راکتور استفاده شود. پودر زیرکونیوم در هوا قابل اشتعال است و می توان از آن به عنوان چاشنی و باروت بدون دود استفاده کرد. زیرکونیوم می تواند به عنوان یک افزودنی برای اکسید زدایی و گوگردزدایی فولاد با کیفیت بالا استفاده شود و همچنین جزء فولاد زرهی، فولاد توپ، فولاد ضد زنگ و فولاد مقاوم در برابر حرارت است. زیرکونیوم یک عنصر آلیاژی مهم در آلیاژهای منیزیم است که می تواند استحکام کششی و خواص پردازش آلیاژهای منیزیم را بهبود بخشد. زیرکونیوم همچنین یک عامل دگرگونی برای آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم است که می تواند دانه ها را تصفیه کند. زیرکونیا و زیرکون با ارزش ترین ترکیبات در دیرگدازها هستند. زیرکونیا ماده اصلی سرامیک های جدید است و نمی توان از آن به عنوان ماده گرمایشی برای مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا استفاده کرد. زیرکونیا را می توان به عنوان یک افزودنی برای مینای دندان و شیشه مقاوم در برابر اسید استفاده کرد که می تواند به طور قابل توجهی خاصیت ارتجاعی، پایداری شیمیایی و مقاومت حرارتی شیشه را بهبود بخشد. زیرکون عملکرد انعکاس نور قوی و پایداری حرارتی خوبی دارد و می تواند به عنوان ضد آفتاب در سرامیک و شیشه استفاده شود. زیرکونیوم می تواند مقدار زیادی اکسیژن، هیدروژن، آمونیاک و سایر گازها را در هنگام گرم شدن جذب کند، و یک عامل جذب کننده ایده آل است، مانند پودر زیرکونیوم به عنوان عامل گاززدایی در لوله های الکترونی، و ورق های زیرکونیوم سیم زیرکونیوم به عنوان پایه دروازه، تکیه گاه آند و غیره. .