Cirkonijeva zlitina je neželezna zlitina, sestavljena iz dodajanja drugih elementov cirkoniju kot matrici. Glavni legirni elementi so kositer, niobij, železo itd. Cirkonijeva zlitina ima dobro odpornost proti koroziji, zmerne mehanske lastnosti, nizek presek absorpcije atomskih toplotnih nevtronov, dobro združljivost z jedrskim gorivom in se večinoma uporablja kot osnovni strukturni material za vodo- hlajeni jedrski reaktorji pri visoki temperaturi in visokem tlaku vode in pare pri 300 ~ 400 stopinjah. Poleg tega ima cirkonij odlično korozijsko odpornost na različne kisline, alkalije in soli ter ima močno afiniteto za kisik, dušik in druge pline, zato se cirkonijeve zlitine uporabljajo tudi pri izdelavi delov, odpornih proti koroziji, in delov farmacevtskih strojev, in se pogosto uporabljajo kot sredstva za razplinjevanje brez evapotranspiracije v električni vakuumski industriji in industriji žarnic.
Obstajata dve vrsti cirkonijevih zlitin, proizvedenih v industrijskem obsegu: cirkonij-kositer in cirkonij-niobij. Zlitine prvega so Zr-2 in Zr-4, tipični predstavnik drugega pa je Zr-2.5Nb. V zlitinah cirkonij-kositer lahko legirni elementi kositer, železo, krom in nikelj izboljšajo trdnost, odpornost proti koroziji in toplotno prevodnost korozijsko odpornega filma ter zmanjšajo občutljivost površinskega stanja na korozijo. Običajno se zlitina Zr-2 uporablja v reaktorjih z vrelo vodo, zlitina Zr-4 pa se uporablja v reaktorjih s tlačno vodo. Pri zlitinah cirkonij-niobij je odpornost zlitine proti koroziji najboljša, če je dodana količina niobija, da doseže mejo raztopine kristalne strukture cirkonija pri delovni temperaturi. Cirkonijeva zlitina ima homogeno heterokristalno transformacijo, kristalna struktura pa je kubična s telesnim središčem pri visoki temperaturi in tesno zapakirana heksagonalna pri nizki temperaturi. Cirkonijeve zlitine imajo dobro plastičnost in jih je mogoče izdelati v cevi, plošče, palice in žice s plastično obdelavo, njihova varivost pa je tudi dobra, kar se lahko uporablja za varilno obdelavo.
Cirkonij ima majhen presek zajema toplotnih nevtronov in izjemne jedrske lastnosti, ki je nepogrešljiv material za razvoj industrije atomske energije in se lahko uporablja kot strukturni material za jedra reaktorjev. Cirkonijev prah je vnetljiv v zraku in se lahko uporablja kot detonator in brezdimni smodnik. Cirkonij se lahko uporablja kot dodatek za dezoksidacijo in razžveplanje visokokakovostnega jekla, je tudi sestavni del oklepnega jekla, topovskega jekla, nerjavnega jekla in toplotno odpornega jekla. Cirkonij je pomemben legirni element v magnezijevih zlitinah, ki lahko izboljša natezno trdnost in predelovalne lastnosti magnezijevih zlitin. Cirkonij je tudi metamorfno sredstvo za aluminijevo-magnezijeve zlitine, ki lahko rafinirajo zrna. Cirkonij in cirkon sta najbolj dragoceni spojini v ognjevzdržnih materialih. Cirkonij je glavni material nove keramike in ga ni mogoče uporabiti kot grelni material, ki bi bil odporen proti visokotemperaturni oksidaciji. Cirkonij se lahko uporablja kot dodatek za kislinsko odporni emajl in steklo, ki lahko znatno izboljša elastičnost, kemično stabilnost in toplotno odpornost stekla. Cirkon ima močan odboj svetlobe in dobro toplotno stabilnost ter se lahko uporablja kot zaščita pred soncem v keramiki in steklu. Cirkonij lahko absorbira veliko količino kisika, vodika, amoniaka in drugih plinov, ko se segreje, in je idealno gettersko sredstvo, kot je cirkonijev prah kot razplinjevalno sredstvo v elektronskih ceveh in cirkonijeve žice cirkonijeve plošče kot nosilci vrat, nosilci anode itd. .