Zirkoniumlegierungen sind Nichteisenlegierungen, die aus Zirkonium als Matrix bestehen, bei denen andere Elemente hinzugefügt werden. Die wichtigsten Legierungselemente sind Zinn, Niob, Eisen usw. Zirkoniumlegierungen weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit, mäßige mechanische Eigenschaften, einen geringen Absorptionsquerschnitt für atomare thermische Neutronen und eine gute Kompatibilität mit Kernbrennstoffen auf und werden hauptsächlich als Kernstrukturmaterial für wassergekühlte Kernreaktoren in Hochtemperatur- und Hochdruckwasser und -dampf bei 300 bis 400 Grad verwendet. Darüber hinaus weist Zirkonium eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Säuren, Basen und Salzen auf und hat eine starke Affinität zu Sauerstoff, Stickstoff und anderen Gasen. Daher werden Zirkoniumlegierungen auch bei der Herstellung korrosionsbeständiger Teile und pharmazeutischer Maschinenteile verwendet und häufig als nicht-evapotranspirationale Entgasungsmittel in der Elektrovakuum- und Glühbirnenindustrie eingesetzt.
Es gibt zwei Arten von Zirkoniumlegierungen, die im industriellen Maßstab hergestellt werden: Zirkonium-Zinn und Zirkonium-Niob. Die Legierungsgrade der ersteren sind Zr-2 und Zr-4, und der typische Vertreter der letzteren ist Zr-2.5Nb. In Zirkonium-Zinn-Legierungen können die Legierungselemente Zinn, Eisen, Chrom und Nickel die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit des korrosionsbeständigen Films verbessern und die Korrosionsempfindlichkeit der Oberfläche verringern. Normalerweise wird die Zr-2-Legierung in Siedewasserreaktoren und die Zr-4-Legierung in Druckwasserreaktoren verwendet. Bei Zirkonium-Niob-Legierungen ist die Korrosionsbeständigkeit der Legierung am besten, wenn die Menge an Niob hinzugefügt wird, um die Lösungsgrenze der Kristallstruktur von Zirkonium bei der Betriebstemperatur zu erreichen. Zirkoniumlegierungen weisen eine homogene heterokristalline Umwandlung auf und die Kristallstruktur ist bei hohen Temperaturen kubisch-raumzentriert und bei niedrigen Temperaturen dicht gepackt hexagonal. Zirkoniumlegierungen weisen eine gute Plastizität auf und können durch plastische Verarbeitung zu Rohren, Platten, Stangen und Drähten verarbeitet werden. Zudem weisen sie eine gute Schweißbarkeit auf, was für Schweißverarbeitungen genutzt werden kann.
Zirkonium hat einen kleinen thermischen Neutroneneinfangquerschnitt und hervorragende nukleare Eigenschaften, was es zu einem unverzichtbaren Material für die Entwicklung der Atomenergieindustrie macht und als Strukturmaterial für Reaktorkerne verwendet werden kann. Zirkoniumpulver ist in der Luft entflammbar und kann als Zünder und rauchfreies Schießpulver verwendet werden. Zirkonium kann als Zusatzstoff zur Desoxidation und Entschwefelung von hochwertigem Stahl verwendet werden und ist auch Bestandteil von Panzerstahl, Kanonenstahl, Edelstahl und hitzebeständigem Stahl. Zirkonium ist ein wichtiges Legierungselement in Magnesiumlegierungen, das die Zugfestigkeit und die Verarbeitungseigenschaften von Magnesiumlegierungen verbessern kann. Zirkonium ist auch ein metamorphes Mittel für Aluminium-Magnesium-Legierungen, das Körner verfeinern kann. Zirkonoxid und Zirkon sind die wertvollsten Verbindungen in feuerfesten Materialien. Zirkonoxid ist das Hauptmaterial neuer Keramiken und kann nicht als Heizmaterial verwendet werden, um Hochtemperaturoxidation zu widerstehen. Zirkonoxid kann als Zusatzstoff für säurebeständigen Emaille und Glas verwendet werden, was die Elastizität, chemische Stabilität und Hitzebeständigkeit von Glas deutlich verbessern kann. Zirkon weist eine starke Lichtreflexion und eine gute thermische Stabilität auf und kann als Sonnenschutz in Keramik und Glas verwendet werden. Zirkonium kann beim Erhitzen große Mengen Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak und andere Gase absorbieren und ist ein ideales Gettermittel, beispielsweise Zirkoniumpulver als Entgasungsmittel in Elektronenröhren und Zirkoniumdraht-Zirkoniumplatten als Gate-Stützen, Anoden-Stützen usw.