סגסוגת זירקוניום היא סגסוגת אל-ברזלית המורכבת מהוספת יסודות אחרים לזירקוניום כמטריקס. יסודות הסגסוג העיקריים הם בדיל, ניוביום, ברזל וכו'. לסגסוגת זירקוניום יש עמידות טובה בפני קורוזיה, תכונות מכניות בינוניות, חתך ספיגת נויטרונים תרמי אטומי נמוך, תאימות טובה לדלק גרעיני, והיא משמשת בעיקר כחומר מבני ליבה למים- כורים גרעיניים מקוררים בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה מים וקיטור ב 300 ~ 400 מעלות. בנוסף, לזירקוניום עמידות מצוינת בפני קורוזיה למגוון חומצות, אלקליות ומלחים, ויש לו זיקה חזקה לחמצן, חנקן וגזים אחרים, ולכן סגסוגות זירקוניום משמשות גם לייצור חלקים עמידים בפני קורוזיה וחלקי מכונות פרמצבטיות, ונמצאים בשימוש נרחב כסוכני הסרת גז ללא evapotranspiration בתעשיית הוואקום החשמלי ותעשיית הנורות.
ישנם שני סוגים של סגסוגות זירקוניום המיוצרות בקנה מידה תעשייתי: זירקוניום-פח וזירקוניום-ניוביום. ציוני הסגסוגת של הראשונים הם Zr-2 ו-Zr-4, והנציג הטיפוסי של האחרון הוא Zr-2.5Nb. בסגסוגות זירקוניום-פח, האלמנטים המתגזרים בדיל, ברזל, כרום וניקל יכולים לשפר את החוזק, עמידות בפני קורוזיה ומוליכות תרמית של הסרט העמיד בפני קורוזיה, ולהפחית את הרגישות של מצב פני השטח לקורוזיה. בדרך כלל משתמשים בסגסוגת Zr-2 בכורי מים רותחים, וסגסוגת Zr-4 משמשת בכורי מים בלחץ. בסגסוגות זירקוניום-ניוביום, העמידות בפני קורוזיה של הסגסוגת היא הטובה ביותר כאשר כמות הניוביום מתווספת כדי להגיע לגבול התמיסה של מבנה הגביש של הזירקוניום בטמפרטורת השירות. לסגסוגת זירקוניום יש טרנספורמציה הטרו-גבישית הומוגנית, ומבנה הגביש הוא מעוקב במרכז הגוף בטמפרטורה גבוהה ומשושה צפוף בטמפרטורה נמוכה. סגסוגות זירקוניום בעלות פלסטיות טובה וניתן להפוך אותן לצינורות, צלחות, סורגים וחוטים על ידי עיבוד פלסטי, ויכולת הריתוך שלהן טובה, שניתן להשתמש בה לעיבוד ריתוך.
לזרקוניום יש חתך לכידת נויטרונים תרמי קטן ותכונות גרעיניות יוצאות דופן, שהוא חומר הכרחי לפיתוח תעשיית האנרגיה האטומית וניתן להשתמש בו כחומר מבני לליבות הכור. אבקת זירקוניום היא דליקה באוויר ויכולה לשמש כמפוצץ ואבק שריפה ללא עשן. זירקוניום יכול לשמש כתוסף לסילוק חמצון והסרת גופרית של פלדה איכותית, והוא גם מרכיב של פלדת שריון, פלדת תותח, נירוסטה ופלדה עמידה בחום. זירקוניום הוא יסוד סגסוג חשוב בסגסוגות מגנזיום, שיכול לשפר את חוזק המתיחה ותכונות העיבוד של סגסוגות מגנזיום. זירקוניום הוא גם חומר מטמורפי לסגסוגות אלומיניום-מגנזיום, שיכול לעדן דגנים. זירקוניה וזירקון הם התרכובות החשובות ביותר בחומרי עקשן. זירקוניה הוא החומר העיקרי של קרמיקה חדשה ואינו יכול לשמש כחומר חימום לעמידה בפני חמצון בטמפרטורה גבוהה. זירקוניה יכולה לשמש כתוסף לאמייל וזכוכית עמידים לחומצה, מה שיכול לשפר משמעותית את הגמישות, היציבות הכימית ועמידות החום של הזכוכית. לזירקון ביצועי החזר אור חזקים ויציבות תרמית טובה, והוא יכול לשמש כקרם הגנה בקרמיקה ובזכוכית. זירקוניום יכול לספוג כמות גדולה של חמצן, מימן, אמוניה וגזים אחרים בעת חימום, והוא מהווה חומר גטר אידיאלי, כגון אבקת זירקוניום כחומר הסרת גזים בצינורות אלקטרונים, ויריעות זירקוניום חוטי זירקוניום כתומכי שער, תומכי אנודה וכו'. .