Paduan zirkonium adalah paduan non-ferrous yang terdiri dari penambahan elemen lain ke zirkonium sebagai matriks. Elemen paduan utama adalah timah, niobium, besi, dll. Paduan zirkonium memiliki ketahanan korosi yang baik, sifat mekanik sedang, penampang serapan neutron termal atom rendah, kompatibilitas yang baik dengan bahan bakar nuklir, dan sebagian besar digunakan sebagai bahan struktur inti untuk reaktor nuklir berpendingin air dalam air dan uap bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi pada 300~400 derajat. Selain itu, zirkonium memiliki ketahanan korosi yang sangat baik terhadap berbagai asam, alkali dan garam, dan memiliki afinitas yang kuat terhadap oksigen, nitrogen dan gas lainnya, sehingga paduan zirkonium juga digunakan dalam pembuatan komponen tahan korosi dan komponen mesin farmasi, dan secara luas digunakan sebagai agen degassing non-evapotranspirasi dalam industri vakum listrik dan bola lampu.
Terdapat dua jenis paduan zirkonium yang diproduksi dalam skala industri: zirkonium-timah dan zirkonium-niobium. Mutu paduan yang pertama adalah Zr-2 dan Zr-4, dan perwakilan khas yang terakhir adalah Zr-2.5Nb. Dalam paduan zirkonium-timah, unsur paduan timah, besi, kromium, dan nikel dapat meningkatkan kekuatan, ketahanan korosi, dan konduktivitas termal dari lapisan film yang tahan korosi, dan mengurangi sensitivitas keadaan permukaan terhadap korosi. Biasanya paduan Zr-2 digunakan dalam reaktor air mendidih, dan paduan Zr-4 digunakan dalam reaktor air bertekanan. Dalam paduan zirkonium-niobium, ketahanan korosi paduan paling baik ketika jumlah niobium ditambahkan untuk mencapai batas larutan struktur kristal zirkonium pada suhu layanan. Paduan zirkonium memiliki transformasi heterokristalin yang homogen, dan struktur kristalnya adalah kubik berpusat badan pada suhu tinggi dan heksagonal rapat pada suhu rendah. Paduan zirkonium memiliki plastisitas yang baik dan dapat dibuat menjadi pipa, pelat, batang, dan kawat melalui pemrosesan plastik, dan kemampuan lasnya juga baik, yang dapat digunakan untuk pemrosesan pengelasan.
Zirkonium memiliki penampang penangkapan neutron termal yang kecil dan sifat nuklir yang luar biasa, yang merupakan bahan yang sangat diperlukan untuk pengembangan industri energi atom dan dapat digunakan sebagai bahan struktural untuk inti reaktor. Bubuk zirkonium mudah terbakar di udara dan dapat digunakan sebagai detonator dan bubuk mesiu tanpa asap. Zirkonium dapat digunakan sebagai aditif untuk deoksidasi dan desulfurisasi baja berkualitas tinggi, dan juga merupakan komponen baja lapis baja, baja meriam, baja tahan karat dan baja tahan panas. Zirkonium merupakan elemen paduan penting dalam paduan magnesium, yang dapat meningkatkan kekuatan tarik dan sifat pemrosesan paduan magnesium. Zirkonium juga merupakan agen metamorf untuk paduan aluminium-magnesium, yang dapat memurnikan butiran. Zirkonia dan zirkon merupakan senyawa yang paling berharga dalam refraktori. Zirkonia merupakan bahan utama keramik baru dan tidak dapat digunakan sebagai bahan pemanas untuk menahan oksidasi suhu tinggi. Zirkonia dapat digunakan sebagai aditif untuk enamel dan kaca tahan asam, yang secara signifikan dapat meningkatkan elastisitas, stabilitas kimia, dan ketahanan panas kaca. Zirkon memiliki kinerja pantulan cahaya yang kuat dan stabilitas termal yang baik, dan dapat digunakan sebagai tabir surya dalam keramik dan kaca. Zirkonium dapat menyerap sejumlah besar oksigen, hidrogen, amonia, dan gas lainnya saat dipanaskan, dan merupakan agen pengambil yang ideal, seperti bubuk zirkonium sebagai agen degassing dalam tabung elektron, dan kawat zirkonium, lembaran zirkonium sebagai penyangga gerbang, penyangga anoda, dll.