La zirconia è utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni e mercati, con applicazioni specifiche tra cui celle a combustibile solido, trattamento dei gas di scarico per autoveicoli, materiali dentali, utensili da taglio in ceramica e inserti in fibra ottica in zirconia. Con lo sviluppo della zirconia ceramica, si è verificato un cambiamento radicale nei suoi ambiti applicativi. Mentre in passato veniva utilizzata principalmente nei materiali refrattari, ora è stata trasformata in ceramiche strutturali, bioceramiche e ceramiche funzionali elettroniche, e viene sempre più utilizzata in settori ad alta tecnologia come l'industria aerospaziale, aeronautica e nucleare.
1. Materiali refrattari
L'ossido di zirconio è chimicamente stabile e presenta una buona stabilità termica e resistenza agli shock termici, quindi può essere utilizzato come rivestimento ceramico resistente al calore e come prodotto refrattario ad alta temperatura. Può anche essere aggiunto ad altri materiali refrattari per migliorarne la refrattarietà. I materiali refrattari realizzati in zirconia includono: beccucci di calibrazione in zirconia, crogioli in zirconia, fibre refrattarie in zirconia, mattoni in corindone in zirconia e materiali refrattari a sfere cave in zirconia, utilizzati nell'industria metallurgica e dei silicati.
2. Ceramica strutturale
La ceramica di zirconia presenta buone proprietà meccaniche ed è ampiamente utilizzata come materiale strutturale per l'ingegneria. I cuscinetti in ceramica di zirconia offrono una maggiore stabilità di vita rispetto ai tradizionali cuscinetti a strisciamento e a rotolamento, sono più resistenti all'usura e alla corrosione; la ceramica di zirconia può essere utilizzata per realizzare canne dei cilindri dei motori, fasce elastiche e altri componenti, migliorando l'efficienza termica e riducendo la massa; le valvole in ceramica di zirconia possono sostituire efficacemente le tradizionali valvole in lega metallica, soprattutto in ambienti di lavoro difficili, riducendo efficacemente l'usura e migliorando la resistenza alla corrosione, aumentandone notevolmente la durata; la ceramica di zirconia può essere utilizzata per realizzare coltelli in ceramica, più affilati dei tradizionali coltelli in acciaio e dall'aspetto gradevole, ecc.
3. Ceramica funzionale
L'ossido di zirconio è elettricamente conduttivo ad alte temperature, soprattutto dopo l'aggiunta di stabilizzanti. Inoltre, i materiali piezoelettrici formati dai componenti principali della zirconia sono stati ampiamente utilizzati. I sensori di ossigeno realizzati in zirconia sono altamente sensibili e sono stati utilizzati in gran numero per rilevare il contenuto di ossigeno nell'acciaio fuso, per rilevare il rapporto tra ossigeno e gas nei motori e per rilevare il contenuto di ossigeno nei gas di scarico industriali. I materiali ceramici in zirconia possono anche essere trasformati in sensori di temperatura, suono, pressione e accelerazione e altri sistemi di rilevamento automatizzati intelligenti.
4. Biomateriali medici
Le applicazioni più comuni dei materiali ceramici in zirconia nel campo biomedico sono come materiali restaurativi dentali e strumenti chirurgici; in paesi come il Giappone e gli Stati Uniti, i materiali in zirconia vengono utilizzati per produrre denti in porcellana con buona trasparenza, biocompatibilità e qualità; e alcuni ricercatori sono già riusciti a utilizzare materiali in zirconia per realizzare ossa artificiali per scopi medici.