Cirkonijum se koristi u širokom spektru primjena i tržišta, sa specifičnim primjenama koje uključuju čvrste gorivne ćelije, tretman automobilskih ispušnih plinova, stomatološke materijale, keramičke alate za rezanje i cirkonijum keramičke umetke za optička vlakna. Razvojem cirkonijum keramike došlo je do velike promjene u njihovim područjima primjene. Dok su se u prošlosti uglavnom koristili u vatrostalnim materijalima, sada su transformisani u strukturnu keramiku, biokeramiku i elektroničku funkcionalnu keramiku, a sve se više koriste u visokotehnološkim oblastima kao što su vazduhoplovna, avio i nuklearna industrija.
1. Vatrostalni materijali
Cirkonijum oksid je hemijski stabilan i ima dobru termičku stabilnost i otpornost na termičke udare, tako da se može koristiti kao keramički premaz otporan na toplotu i vatrostalni proizvodi otporni na visoke temperature. Također se može dodati drugim vatrostalnim materijalima radi poboljšanja vatrostalnosti. Vatrostalni materijali napravljeni od cirkonija uključuju: cirkonijumske izljeve za dimenzioniranje, cirkonijumske lončiće, cirkonijumska vatrostalna vlakna, cirkonijumske korundne opeke i cirkonijumske šuplje kuglaste vatrostalne materijale, koji se koriste u metalurškoj i silikatnoj industriji.
2. Strukturalna keramika
Cirkonijum keramika ima dobra mehanička svojstva i široko se koristi kao inženjerski konstrukcijski materijal. Cirkonijum keramički ležajevi imaju veću stabilnost vijeka trajanja od tradicionalnih kliznih i kotrljajućih ležajeva, otporniji su na habanje i koroziju; cirkonijum keramika se može koristiti za izradu obloga cilindara motora, klipnih prstenova i drugih dijelova, što može poboljšati termičku efikasnost uz smanjenje mase; cirkonijum keramički ventili mogu efikasno zamijeniti tradicionalne ventile od metalnih legura, posebno u teškim radnim okruženjima, efikasno smanjujući habanje i poboljšavajući otpornost na koroziju, čime se znatno poboljšava vijek trajanja; cirkonijum keramika se može koristiti za izradu keramičkih noževa, koji su oštriji od tradicionalnih čeličnih noževa i imaju lijep izgled itd.
3. Funkcionalna keramika
Cirkonijum oksid je električno provodljiv na visokim temperaturama, posebno nakon dodavanja stabilizatora. Osim toga, piezoelektrični materijali formirani od glavnih komponenti cirkonijuma su široko korišteni. Senzori kisika napravljeni od cirkonijuma su vrlo osjetljivi i koriste se u velikom broju za detekciju sadržaja kisika u rastopljenom čeliku, za detekciju odnosa kisika i plina u motorima i za detekciju sadržaja kisika u industrijskim ispušnim plinovima. Keramički materijali od cirkonijuma mogu se također koristiti u senzorima temperature, zvuka, pritiska i ubrzanja i drugim inteligentnim automatiziranim sistemima detekcije.
4. Medicinski biomaterijali
Najčešće primjene cirkonijum keramičkih materijala u biomedicinskom području su kao stomatološki restaurativni materijali i hirurški alati; u zemljama poput Japana i SAD-a, cirkonijum materijali se koriste za proizvodnju porculanskih zuba s dobrom transparentnošću, biokompatibilnošću i kvalitetom; a neki istraživači su već uspjeli koristiti cirkonijum materijale za izradu umjetnih kostiju u medicinske svrhe.