Tlenek cyrkonu jest stosowany w szerokim zakresie zastosowań i na wielu rynkach, ze specyficznymi zastosowaniami, w tym ogniwami paliwowymi stałymi, obróbką spalin samochodowych, materiałami dentystycznymi, ceramicznymi narzędziami tnącymi i ceramicznymi wkładkami światłowodowymi z tlenku cyrkonu.Wraz z rozwojem ceramiki cyrkonowej nastąpiła zasadnicza zmiana w obszarach jej zastosowań.Podczas gdy w przeszłości stosowano je głównie w materiałach ogniotrwałych, obecnie zostały one przekształcone w ceramikę konstrukcyjną, bioceramikę i elektroniczną ceramikę funkcjonalną i są coraz częściej stosowane w dziedzinach zaawansowanych technologii, takich jak przemysł lotniczy, lotniczy i nuklearny.
1. Materiały ogniotrwałe
Tlenek cyrkonu jest stabilny chemicznie i ma dobrą stabilność termiczną oraz odporność na szok termiczny, dzięki czemu może być stosowany jako żaroodporna powłoka ceramiczna i produkty ogniotrwałe w wysokiej temperaturze.Można go również dodawać do innych materiałów ogniotrwałych w celu poprawy ogniotrwałości.Do materiałów ogniotrwałych wykonanych z tlenku cyrkonu zaliczają się: cyrkonowe wylewki zaklejające, tygle cyrkonowe, włókna ogniotrwałe cyrkonowe, cegły z korundu cyrkonowego i materiały ogniotrwałe z pustych kulek cyrkonowych, które są stosowane w przemyśle metalurgicznym i krzemianowym.
2.Ceramika strukturalna
Ceramika cyrkonowa ma dobre właściwości mechaniczne i jest szeroko stosowana jako inżynieryjne materiały konstrukcyjne.Łożyska ceramiczne z tlenku cyrkonu mają wyższą trwałość niż tradycyjne łożyska ślizgowe i toczne, są bardziej odporne na zużycie i korozję;ceramikę cyrkonową można wytwarzać na tuleje cylindrowe silnika, pierścienie tłokowe i inne części, co może poprawić sprawność cieplną przy jednoczesnym zmniejszeniu masy;Zawory ceramiczne z tlenku cyrkonu mogą skutecznie zastąpić tradycyjne zawory ze stopów metali, szczególnie w trudnych warunkach pracy, skutecznie zmniejszając zużycie i poprawiając odporność na korozję, znacznie poprawiając w ten sposób żywotność;ceramikę cyrkonową można wykorzystać do produkcji noży ceramicznych, które są ostrzejsze niż tradycyjne noże stalowe i mają piękny wygląd itp.
3.Ceramika funkcjonalna
Tlenek cyrkonu przewodzi prąd elektryczny w wysokich temperaturach, szczególnie po dodaniu stabilizatorów.Ponadto szeroko stosowane są materiały piezoelektryczne utworzone z głównych składników tlenku cyrkonu.Czujniki tlenu wykonane z tlenku cyrkonu są bardzo czułe i są szeroko stosowane do wykrywania zawartości tlenu w roztopionej stali, do wykrywania stosunku tlenu do gazu w silnikach oraz do wykrywania zawartości tlenu w przemysłowych gazach spalinowych.Z materiałów ceramicznych tlenku cyrkonu można również wytwarzać czujniki temperatury, dźwięku, ciśnienia i przyspieszenia oraz inne inteligentne zautomatyzowane systemy wykrywania.
4.Biomateriały medyczne
Najczęstsze zastosowania materiałów ceramicznych z tlenku cyrkonu w dziedzinie biomedycyny to materiały do odbudowy zębów i narzędzia chirurgiczne;w krajach takich jak Japonia i USA materiały z tlenku cyrkonu są używane do produkcji zębów porcelanowych o dobrej przezroczystości, biokompatybilności i jakości;a niektórym badaczom udało się już zastosować materiały z tlenku cyrkonu do produkcji sztucznych kości do celów medycznych.