ジルコニウム合金は、ジルコニウムを母材として他の元素を添加した非鉄合金です。主な合金元素はスズ、ニオブ、鉄などです。ジルコニウム合金は耐食性が良好で、機械的性質が適度で、原子熱中性子吸収断面積が低く、核燃料との相性が良く、主に300～400度の高温高圧水や蒸気の中で水冷式原子炉の炉心構造材料として使用されています。また、ジルコニウムは各種の酸、アルカリ、塩に対して優れた耐食性を持ち、酸素、窒素などのガスとの親和性が強いため、耐食部品や医薬機械部品の製造にも使用され、電気真空や電球業界では非蒸発散脱ガス剤として広く使用されています。
工業規模で生産されるジルコニウム合金には、ジルコニウム-スズとジルコニウム-ニオブの2種類があります。前者の合金グレードはZr-2とZr-4で、後者の代表的なものはZr-2.5Nbです。ジルコニウム-スズ合金では、スズ、鉄、クロム、ニッケルの合金元素により、耐食性フィルムの強度、耐食性、熱伝導性が向上し、表面状態の腐食に対する感受性が低下します。通常、Zr-2合金は沸騰水型原子炉に使用され、Zr-4合金は加圧水型原子炉に使用されます。ジルコニウム-ニオブ合金では、ニオブの量を添加することで、使用温度でのジルコニウムの結晶構造の溶解限界に達すると、合金の耐食性は最も高くなります。 ジルコニウム合金は均質異結晶変態を有し、結晶構造は高温では体心立方、低温では最密六方です。ジルコニウム合金は可塑性が良く、塑性加工によりパイプ、板、棒、線材などに加工でき、溶接性も良く、溶接加工にも使用できます。
ジルコニウムは熱中性子捕獲断面積が小さく、優れた核特性を有しており、原子力産業の発展に欠かせない材料であり、原子炉の炉心構造材料として使用することができます。ジルコニウム粉末は空気中で可燃性であり、雷管や無煙火薬として使用することができます。ジルコニウムは、高品質の鋼の脱酸および脱硫の添加剤として使用することができ、また、装甲鋼、大砲鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼の成分でもあります。ジルコニウムはマグネシウム合金の重要な合金元素であり、マグネシウム合金の引張強度と加工特性を向上させることができます。ジルコニウムは、アルミニウム - マグネシウム合金の変成剤でもあり、結晶粒を微細化することができます。ジルコニアとジルコンは、耐火物の中で最も価値のある化合物です。ジルコニアは新しいセラミックスの主材料であり、高温酸化に耐える加熱材料として使用することはできません。 ジルコニアは、耐酸性エナメルやガラスの添加剤として使用でき、ガラスの弾力性、化学的安定性、耐熱性を大幅に向上させることができます。ジルコンは光反射性能が強く、熱安定性が優れているため、セラミックやガラスの日焼け止めとして使用できます。ジルコニウムは加熱すると大量の酸素、水素、アンモニアなどのガスを吸収できるため、理想的なゲッター剤です。たとえば、電子管の脱ガス剤としてのジルコニウム粉末、ゲートサポート、アノードサポートなどのジルコニウムワイヤジルコニウムシートなどです。