Цирконієвий сплав — це сплав кольорових металів, який складається з додавання інших елементів до цирконію як матриці. Основними легуючими елементами є олово, ніобій, залізо тощо. Цирконієвий сплав має добру корозійну стійкість, помірні механічні властивості, низький поперечний переріз поглинання атомних теплових нейтронів, хорошу сумісність з ядерним паливом і в основному використовується як основний конструкційний матеріал для водо- охолоджувані ядерні реактори у високій температурі та високому тиску води та пари при 300~400 градусах. Крім того, цирконій має чудову корозійну стійкість до різних кислот, лугів і солей, а також має сильну спорідненість до кисню, азоту та інших газів, тому цирконієві сплави також використовуються у виробництві корозійностійких деталей і частин фармацевтичного обладнання, і широко використовуються як дегазатори без випаровування в електровакуумній промисловості та промисловості лампочок.
Існує два види цирконієвих сплавів, що випускаються в промислових масштабах: цирконій-олов'яний і цирконій-ніобієвий. Марками сплавів першого є Zr-2 і Zr-4, а типовим представником останнього є Zr-2.5Nb. У цирконієво-олов'яних сплавах легуючі елементи олово, залізо, хром і нікель можуть підвищити міцність, корозійну стійкість і теплопровідність корозійно-стійкої плівки, а також зменшити чутливість стану поверхні до корозії. Зазвичай сплав Zr-2 використовується в реакторах з киплячою водою, а сплав Zr-4 використовується в реакторах з водою під тиском. У цирконієво-ніобієвих сплавах корозійна стійкість сплаву найкраща, коли кількість ніобію додається так, щоб досягти межі розчинення кристалічної структури цирконію при робочій температурі. Цирконієвий сплав має однорідну гетерокристалічну трансформацію, а кристалічна структура є об’ємно-центрованою кубічною при високій температурі та щільно упакованою гексагональною при низькій температурі. Цирконієві сплави мають хорошу пластичність і можуть бути виготовлені в труби, пластини, прутки та дроти шляхом пластичної обробки, а їх зварюваність також хороша, що може бути використано для обробки зварюванням.
Цирконій має малий переріз захоплення теплових нейтронів і видатні ядерні властивості, що є незамінним матеріалом для розвитку атомної енергетики і може використовуватися як конструкційний матеріал для активних зон реакторів. Цирконієвий порох горить на повітрі і може використовуватися як детонатор і бездимний порох. Цирконій може використовуватися як добавка для розкислення та десульфурації високоякісної сталі, а також є компонентом броньової, гарматної, нержавіючої та жароміцної сталі. Цирконій є важливим легуючим елементом у магнієвих сплавах, який може покращити міцність на розрив і властивості обробки магнієвих сплавів. Цирконій також є метаморфічним агентом для алюмінієво-магнієвих сплавів, який може очищати зерна. Цирконій і циркон є найціннішими сполуками вогнетривів. Цирконій є основним матеріалом нової кераміки, і його не можна використовувати як нагрівальний матеріал, щоб протистояти високотемпературному окисленню. Цирконій може бути використаний як добавка для кислотостійкої емалі та скла, яка може значно підвищити еластичність, хімічну стабільність і термостійкість скла. Циркон має потужне відбиття світла та хорошу термостабільність, і його можна використовувати як сонцезахисний крем для кераміки та скла. Цирконій може поглинати велику кількість кисню, водню, аміаку та інших газів при нагріванні та є ідеальним геттерним агентом, таким як цирконієвий порошок як дегазатор в електронних трубках, а цирконієвий дріт, цирконієві листи як опори затворів, опори анодів тощо .