سبيكة الزركونيوم هي سبيكة غير حديدية تتكون من إضافة عناصر أخرى إلى الزركونيوم كمصفوفة. العناصر الرئيسية للسبائك هي القصدير والنيوبيوم والحديد وما إلى ذلك. تتمتع سبيكة الزركونيوم بمقاومة جيدة للتآكل وخصائص ميكانيكية معتدلة ومقطع عرضي منخفض لامتصاص النيوترونات الحرارية الذرية وتوافق جيد مع الوقود النووي، وتستخدم في الغالب كمادة هيكلية أساسية للمفاعلات النووية المبردة بالماء في الماء والبخار عالي الحرارة والضغط العالي عند 300 ~ 400 درجة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الزركونيوم بمقاومة ممتازة للتآكل لمجموعة متنوعة من الأحماض والقلويات والأملاح، وله تقارب قوي للأكسجين والنيتروجين والغازات الأخرى، لذلك تُستخدم سبائك الزركونيوم أيضًا في تصنيع الأجزاء المقاومة للتآكل وأجزاء الآلات الصيدلانية، وتُستخدم على نطاق واسع كعوامل إزالة غازات غير تبخرية في صناعات الفراغ الكهربائي والمصابيح الكهربائية.
هناك نوعان من سبائك الزركونيوم يتم إنتاجهما على نطاق صناعي: الزركونيوم-القصدير والزركونيوم-النيوبيوم. درجات السبائك للنوع الأول هي Zr-2 وZr-4، والممثل النموذجي للنوع الثاني هو Zr-2.5Nb. في سبائك الزركونيوم-القصدير، يمكن لعناصر السبائك القصدير والحديد والكروم والنيكل تحسين قوة ومقاومة التآكل والتوصيل الحراري للفيلم المقاوم للتآكل، وتقليل حساسية الحالة السطحية للتآكل. عادةً ما يتم استخدام سبيكة الزركونيوم-2 في مفاعلات الماء المغلي، ويتم استخدام سبيكة الزركونيوم-4 في مفاعلات الماء المضغوط. في سبائك الزركونيوم-النيوبيوم، تكون مقاومة التآكل للسبائك أفضل عندما تتم إضافة كمية النيوبيوم للوصول إلى حد المحلول للبنية البلورية للزركونيوم عند درجة حرارة الخدمة. يتميز سبيكة الزركونيوم بالتحول البلوري المتجانس، والبنية البلورية مكعبية مركزية الجسم في درجات الحرارة العالية وسداسية مضغوطة في درجات الحرارة المنخفضة. تتمتع سبائك الزركونيوم بمرونة جيدة ويمكن تصنيعها في أنابيب وألواح وقضبان وأسلاك عن طريق المعالجة البلاستيكية، كما أن قابليتها للحام جيدة، ويمكن استخدامها في معالجة اللحام.
يتميز الزركونيوم بمقطع عرضي صغير لالتقاط النيوترونات الحرارية وخصائص نووية رائعة، وهو مادة لا غنى عنها لتطوير صناعة الطاقة الذرية ويمكن استخدامه كمادة هيكلية لنوى المفاعلات. مسحوق الزركونيوم قابل للاشتعال في الهواء ويمكن استخدامه كمفجر وبارود بلا دخان. يمكن استخدام الزركونيوم كمادة مضافة لإزالة الأكسدة وإزالة الكبريت من الفولاذ عالي الجودة، وهو أيضًا أحد مكونات الفولاذ المدرع والفولاذ المدفعي والفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة. الزركونيوم هو عنصر سبائك مهم في سبائك المغنيسيوم، والذي يمكن أن يحسن قوة الشد وخصائص المعالجة لسبائك المغنيسيوم. الزركونيوم هو أيضًا عامل تحول لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، والتي يمكنها تنقية الحبوب. الزركونيا والزركون هما المركبان الأكثر قيمة في المواد المقاومة للحرارة. الزركونيا هي المادة الرئيسية للسيراميك الجديد ولا يمكن استخدامها كمادة تسخين لمقاومة الأكسدة عالية الحرارة. يمكن استخدام الزركونيوم كمادة مضافة للمينا والزجاج المقاوم للأحماض، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير من مرونة الزجاج واستقراره الكيميائي ومقاومته للحرارة. يتميز الزركونيوم بأداء قوي في انعكاس الضوء واستقرار حراري جيد، ويمكن استخدامه كواقي من الشمس في السيراميك والزجاج. يمكن للزركونيوم امتصاص كمية كبيرة من الأكسجين والهيدروجين والأمونيا والغازات الأخرى عند تسخينها، وهو عامل انتزاع مثالي، مثل مسحوق الزركونيوم كعامل إزالة الغاز في الأنابيب الإلكترونية، وسلك الزركونيوم وصفائح الزركونيوم كدعامات للبوابة، ودعامات الأنود، إلخ.