L'alliage de zirconium est un alliage non ferreux composé d'autres éléments ajoutés au zirconium comme matrice. Les principaux éléments d'alliage sont l'étain, le niobium, le fer, etc. L'alliage de zirconium présente une bonne résistance à la corrosion, des propriétés mécaniques modérées, une faible section efficace d'absorption des neutrons thermiques atomiques, une bonne compatibilité avec le combustible nucléaire et est principalement utilisé comme matériau de structure de base pour les réacteurs nucléaires refroidis par eau dans l'eau et la vapeur à haute température et haute pression à 300-400 degrés. De plus, le zirconium présente une excellente résistance à la corrosion à une variété d'acides, d'alcalis et de sels, et a une forte affinité pour l'oxygène, l'azote et d'autres gaz, de sorte que les alliages de zirconium sont également utilisés dans la fabrication de pièces résistantes à la corrosion et de pièces de machines pharmaceutiques, et sont largement utilisés comme agents de dégazage sans évapotranspiration dans les industries du vide électrique et des ampoules électriques.
Il existe deux types d'alliages de zirconium produits à l'échelle industrielle : le zirconium-étain et le zirconium-niobium. Les nuances d'alliage du premier sont Zr-2 et Zr-4, et le représentant typique du second est Zr-2.5Nb. Dans les alliages de zirconium-étain, les éléments d'alliage étain, fer, chrome et nickel peuvent améliorer la résistance, la résistance à la corrosion et la conductivité thermique du film résistant à la corrosion, et réduire la sensibilité de l'état de surface à la corrosion. Habituellement, l'alliage Zr-2 est utilisé dans les réacteurs à eau bouillante, et l'alliage Zr-4 est utilisé dans les réacteurs à eau sous pression. Dans les alliages de zirconium-niobium, la résistance à la corrosion de l'alliage est optimale lorsque la quantité de niobium est ajoutée pour atteindre la limite de solution de la structure cristalline du zirconium à la température de service. L'alliage de zirconium a une transformation hétérocristalline homogène, et la structure cristalline est cubique centrée à haute température et hexagonale compacte à basse température. Les alliages de zirconium ont une bonne plasticité et peuvent être transformés en tuyaux, plaques, barres et fils par traitement plastique, et leur soudabilité est également bonne, ce qui peut être utilisé pour le traitement de soudage.
Le zirconium a une petite section efficace de capture de neutrons thermiques et des propriétés nucléaires exceptionnelles, ce qui en fait un matériau indispensable au développement de l'industrie de l'énergie atomique et peut être utilisé comme matériau de structure pour les cœurs de réacteurs. La poudre de zirconium est inflammable dans l'air et peut être utilisée comme détonateur et poudre à canon sans fumée. Le zirconium peut être utilisé comme additif pour la désoxydation et la désulfuration de l'acier de haute qualité, et est également un composant de l'acier de blindage, de l'acier à canon, de l'acier inoxydable et de l'acier résistant à la chaleur. Le zirconium est un élément d'alliage important dans les alliages de magnésium, qui peut améliorer la résistance à la traction et les propriétés de traitement des alliages de magnésium. Le zirconium est également un agent métamorphique pour les alliages aluminium-magnésium, qui peut affiner les grains. La zircone et le zircon sont les composés les plus précieux des réfractaires. La zircone est le matériau principal des nouvelles céramiques et ne peut pas être utilisée comme matériau chauffant pour résister à l'oxydation à haute température. La zircone peut être utilisée comme additif pour l'émail et le verre résistants aux acides, ce qui peut améliorer considérablement l'élasticité, la stabilité chimique et la résistance à la chaleur du verre. Le zircon a une forte capacité de réflexion de la lumière et une bonne stabilité thermique, et peut être utilisé comme écran solaire dans la céramique et le verre. Le zirconium peut absorber une grande quantité d'oxygène, d'hydrogène, d'ammoniac et d'autres gaz lorsqu'il est chauffé, et est un agent getter idéal, comme la poudre de zirconium comme agent de dégazage dans les tubes électroniques, et les feuilles de zirconium en fil de zirconium comme supports de grille, supports d'anode, etc.