Le hafnium est un métal réfractaire rare, d'aspect semblable à l'acier et résistant à la corrosion ; sa valeur principale s'exerce selon deux axes majeurs : la performance nucléaire et la performance semi-conductrice. Dans l'industrie nucléaire, le hafnium présente une section efficace d'absorption des neutrons thermiques extrêmement élevée, ce qui en fait l'un des matériaux privilégiés pour les barres de commande des réacteurs à eau sous pression ; après absorption des neutrons, il reste durable, résistant au rayonnement et résistant à la corrosion par le caloporteur du circuit primaire, si bien qu'un seul assemblage de barres de commande peut servir dans le réacteur pendant des années, réglant directement la puissance du réacteur et la sécurité de l'arrêt d'urgence. Dans l'industrie des semi-conducteurs, le dioxyde de hafnium en tant que diélectrique de grille high-k a remplacé l'oxyde de grille en dioxyde de silicium qui avait servi pendant des décennies dans les puces logiques avancées au nœud 45 nanomètres et en dessous, permettant aux grilles des transistors de continuer à rétrécir sans flambée de courant de fuite – l'un des plus importants changements de matériau dans la fabrication de circuits intégrés des deux dernières décennies, et indispensable à presque tous les CPU, GPU et SoC mobiles modernes. Le hafnium est aussi utilisé dans les bougies d'allumage haute performance, les électrodes de coupe au plasma, les alliages réfractaires et les revêtements résistants à la chaleur, ainsi que certaines cibles à rayons X spéciales et électrodes de gravure au plasma. Parce que le hafnium et le zirconium sont quasi jumeaux chimiques et se rencontrent toujours ensemble dans la nature, la séparation est extrêmement difficile ; le hafnium est longtemps un sous-produit de la métallurgie du zirconium, produit en petites quantités mais de grande valeur.
Le dioxyde de hafnium (HfO2) est le composé le plus important du hafnium à l'ère des semi-conducteurs ; en tant que diélectrique de grille high-k, il est devenu le matériau standard des puces CMOS avancées, et sert aussi de couche mince à haut indice de réfraction dans les revêtements optiques et de céramique à haute température. Le tétrachlorure de hafnium (HfCl4) est un intermédiaire clé de la métallurgie du hafnium et du dépôt chimique en phase vapeur, utilisé pour produire le métal hafnium, les couches minces de dioxyde de hafnium et certains catalyseurs. Le carbure de hafnium (HfC) est l'un des composés binaires les plus fusibles connus, avec un point de fusion proche de 3 900 degrés C ; extrêmement dur et très résistant à l'ablation, il est utilisé dans les tuyères de fusée, les bords d'attaque des véhicules de rentrée, les revêtements de fours à haute température et les revêtements superdurs sur les outils de coupe, occupant une position unique parmi les matériaux pour environnements thermiques extrêmes. Au-delà, l'oxychlorure de hafnium, l'oxynitrure de hafnium et composés similaires ne sont utilisés qu'en petites quantités dans les précurseurs semi-conducteurs et les revêtements optiques spécialisés, et n'entrent pas dans les produits de grande consommation.
