Tlenek cyrkonu jest wykorzystywany w szerokim zakresie zastosowań i rynków, a jego specyficzne zastosowania obejmują ogniwa paliwowe stałe, systemy oczyszczania spalin samochodowych, materiały stomatologiczne, ceramiczne narzędzia tnące oraz ceramiczne wkładki światłowodowe z tlenku cyrkonu. Wraz z rozwojem ceramiki cyrkonowej nastąpiła znacząca zmiana w obszarach jej zastosowań. Podczas gdy w przeszłości była ona wykorzystywana głównie w materiałach ogniotrwałych, obecnie jest ona przekształcana w ceramikę konstrukcyjną, bioceramikę i ceramikę funkcjonalną do zastosowań elektronicznych, a także jest coraz częściej wykorzystywana w zaawansowanych technologicznie dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy i jądrowy.
1. Materiały ogniotrwałe
Tlenek cyrkonu jest chemicznie stabilny, charakteryzuje się dobrą stabilnością termiczną i odpornością na szoki termiczne, dzięki czemu może być stosowany jako powłoka ceramiczna odporna na wysokie temperatury oraz jako materiał ogniotrwały do zastosowań wysokotemperaturowych. Można go również dodawać do innych materiałów ogniotrwałych w celu poprawy ich ogniotrwałości. Materiały ogniotrwałe wykonane z tlenku cyrkonu obejmują: lejki kalibrujące z tlenku cyrkonu, tygle z tlenku cyrkonu, włókna ogniotrwałe z tlenku cyrkonu, cegły korundowe z tlenku cyrkonu oraz materiały ogniotrwałe z pustych kul z tlenku cyrkonu, które są stosowane w przemyśle metalurgicznym i krzemianowym.
2.Ceramika konstrukcyjna
Ceramika cyrkonowa charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi i jest szeroko stosowana jako materiał konstrukcyjny. Łożyska z ceramiki cyrkonowej charakteryzują się dłuższą żywotnością niż tradycyjne łożyska ślizgowe i toczne, a także są bardziej odporne na zużycie i korozję; ceramika cyrkonowa może być stosowana w tulejach cylindrów silników, pierścieniach tłokowych i innych elementach, co pozwala na poprawę sprawności cieplnej przy jednoczesnej redukcji masy; zawory z ceramiki cyrkonowej mogą skutecznie zastąpić tradycyjne zawory ze stopów metali, szczególnie w trudnych warunkach pracy, skutecznie redukując zużycie i poprawiając odporność na korozję, co znacznie wydłuża żywotność; ceramika cyrkonowa może być wykorzystywana do produkcji noży ceramicznych, które są ostrzejsze niż tradycyjne noże stalowe i mają estetyczny wygląd itp.
3.Ceramika funkcjonalna
Tlenek cyrkonu przewodzi prąd elektryczny w wysokich temperaturach, zwłaszcza po dodaniu stabilizatorów. Ponadto, materiały piezoelektryczne wykonane z głównych składników cyrkonu są szeroko stosowane. Czujniki tlenu wykonane z cyrkonu charakteryzują się wysoką czułością i są szeroko stosowane do pomiaru zawartości tlenu w ciekłej stali, do pomiaru stosunku tlenu do gazu w silnikach oraz do pomiaru zawartości tlenu w spalinach przemysłowych. Materiały ceramiczne cyrkonowe mogą być również wykorzystywane w czujnikach temperatury, dźwięku, ciśnienia i przyspieszenia oraz innych inteligentnych, zautomatyzowanych systemach detekcji.
4. Biomateriały medyczne
Materiały ceramiczne na bazie cyrkonu są najczęściej stosowane w biomedycynie jako materiały do wypełnień stomatologicznych oraz narzędzia chirurgiczne. W takich krajach jak Japonia i USA materiały na bazie cyrkonu służą do produkcji zębów porcelanowych o dobrej przejrzystości, biozgodności i jakości. Niektórym badaczom udało się już wykorzystać materiały na bazie cyrkonu do produkcji sztucznych kości do celów medycznych.