Lo zirconio è un metallo duttile, malleabile e resistente alla corrosione. Le proprietà chimiche e fisiche dello zirconio sono molto simili a quelle del titanio e quindi anch’esso, soprattutto ad alte temperature, è resistente alla corrosione pur essendo più leggero degli acciai comunemente utilizzati.

Lo zirconio ha un’elevata resistenza all’acido cloridrico, all’acido solforico, ed agli acidi organici, in quest’ultimo caso lo zirconio è persino più resistente degli acciai, del titanio e delle leghe al nickel. Lo zirconio è anche biocompatibile pertanto il metallo o il suo ossido sono utilizzati per le protesi sia dentarie che ortopediche, soprattutto se il metallo viene ricoperto dall’ossido.

La sua lega più nota, Zircaloy (Zr>95%) è impiegata nell’industria nucleare, dove l’unico requisito “indispensabile” è quello di non assorbire neutroni (bassa sezione d’urto) per non ridurre il fattore di criticità. Le barre degli elementi di combustibile, quelle che, per intenderci, contengono le pellets di ossido di uranio sinterizzato, sono costruite proprio in Zircaloy.

La scelta di questa lega, nelle applicazioni nucleari, nasce anche dalla necessità di contenere le conseguenze di forti sollecitazioni:

• meccaniche, originate dalle “spinte” esercitate dalla pressione dei gas di fissione rilasciati e dal rigonfiamento dell’ossido di uranio per effetto dell’irraggiamento;
• termiche, riferibili agli elevati gradienti di temperatura che si generano all’interno della guaina a causa degli elevati flussi termici (>300°C). È noto che le caratteristiche meccaniche peggiorano all’aumentare della temperatura;
• irraggiamento neutronico, che tende ad abbassare la duttilità del materiale ed a migliorare la resistenza a trazione;
• fenomeni vibrazionali delle strutture già sottoposte a vari stress.

Una curiosa caratteristica di questa lega riguarda la sua infiammabilità! A elevate temperature s’incendia come un pezzo di carta esposto al fuoco e ciò ne determina l’utilizzo in alcune bombe incendiarie.