Zirkonyum alaşımı, zirkona bir matris olarak diğer elementlerin eklenmesiyle oluşan demir dışı bir alaşımdır. Ana alaşım elementleri kalay, niyobyum, demir vb.'dir. Zirkonyum alaşımı iyi korozyon direncine, orta mekanik özelliklere, düşük atomik termal nötron emilim kesitine, nükleer yakıtla iyi uyumluluğa sahiptir ve çoğunlukla yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı su ve buharda 300 ~ 400 derecede su soğutmalı nükleer reaktörler için bir çekirdek yapı malzemesi olarak kullanılır. Ek olarak, zirkonyum çeşitli asitlere, alkalilere ve tuzlara karşı mükemmel korozyon direncine sahiptir ve oksijen, nitrojen ve diğer gazlara karşı güçlü bir afiniteye sahiptir, bu nedenle zirkonyum alaşımları korozyona dayanıklı parçalar ve farmasötik makine parçaları üretiminde de kullanılır ve elektrikli vakum ve ampul endüstrilerinde buharlaşmayan gaz giderici maddeler olarak yaygın olarak kullanılır.
Endüstriyel ölçekte üretilen iki tip zirkonyum alaşımı vardır: zirkonyum-kalay ve zirkonyum-niyobyum. Birincisinin alaşım dereceleri Zr-2 ve Zr-4'tür ve ikincisinin tipik temsilcisi Zr-2.5Nb'dir. Zirkonyum-kalay alaşımlarında, alaşım elementleri kalay, demir, krom ve nikel, korozyona dayanıklı filmin mukavemetini, korozyon direncini ve ısıl iletkenliğini artırabilir ve yüzey durumunun korozyona karşı hassasiyetini azaltabilir. Genellikle Zr-2 alaşımı kaynar su reaktörlerinde, Zr-4 alaşımı ise basınçlı su reaktörlerinde kullanılır. Zirkonyum-niyobyum alaşımlarında, alaşımın korozyon direnci, niyobyum miktarı servis sıcaklığında zirkonyumun kristal yapısının çözelti sınırına ulaşacak şekilde eklendiğinde en iyi seviyededir. Zirkonyum alaşımı homojen heterokristalin dönüşüme sahiptir ve kristal yapısı yüksek sıcaklıkta gövde merkezli kübik ve düşük sıcaklıkta sıkı paketlenmiş hekzagonaldir. Zirkonyum alaşımları iyi plastisiteye sahiptir ve plastik işleme yoluyla borular, levhalar, çubuklar ve teller haline getirilebilir ve kaynaklanabilirlikleri de iyidir, bu da kaynak işlemi için kullanılabilir.
Zirkonyum, küçük bir termal nötron yakalama kesitine ve olağanüstü nükleer özelliklere sahip olup, atom enerjisi endüstrisinin gelişimi için vazgeçilmez bir malzemedir ve reaktör çekirdekleri için yapısal bir malzeme olarak kullanılabilir. Zirkonyum tozu havada yanıcıdır ve patlayıcı ve dumansız barut olarak kullanılabilir. Zirkonyum, yüksek kaliteli çeliğin deoksidasyonu ve kükürtten arındırılması için bir katkı maddesi olarak kullanılabilir ve ayrıca zırh çeliği, top çeliği, paslanmaz çelik ve ısıya dayanıklı çeliğin bir bileşenidir. Zirkonyum, magnezyum alaşımlarında önemli bir alaşım elementidir ve magnezyum alaşımlarının çekme mukavemetini ve işleme özelliklerini artırabilir. Zirkonyum ayrıca, taneleri rafine edebilen alüminyum-magnezyum alaşımları için bir metamorfik maddedir. Zirkonyum ve zirkonyum, refrakterlerdeki en değerli bileşiklerdir. Zirkonyum, yeni seramiklerin ana malzemesidir ve yüksek sıcaklıkta oksidasyona direnmek için bir ısıtma malzemesi olarak kullanılamaz. Zirkonyum, asit dirençli emaye ve cam için katkı maddesi olarak kullanılabilir ve camın elastikiyetini, kimyasal kararlılığını ve ısı direncini önemli ölçüde artırabilir. Zirkonyum, güçlü ışık yansıtma performansına ve iyi termal kararlılığa sahiptir ve seramik ve camda güneş kremi olarak kullanılabilir. Zirkonyum, ısıtıldığında büyük miktarda oksijen, hidrojen, amonyak ve diğer gazları emebilir ve elektron tüplerinde gaz giderme maddesi olarak zirkonyum tozu ve kapı destekleri, anot destekleri vb. olarak zirkonyum tel zirkonyum levhalar gibi ideal bir alıcı maddedir.