M5是用于压水堆核心部件包壳管的新型Zr基合金，该合金成型涉及一系列变形及热处理过程，通常认为，β-Nb沉淀颗粒的分布决定了合金的最终性能。本文以主成分为Zr-1Nb的M5合金为研究对象，对合金进行多道次变形及热处理，利用TEM和XRD研究变形及热处理对β-Nb颗粒演化的影响，并据此建立了β-Nb颗粒的位错沉淀动力学模型。研究表明，Zr-1Nb合金经β相区固溶及淬火后，形成马氏体板条组织。变形导致马氏体板条中引入大量位错，并破坏了马氏体的板条边界，后续的热处理有利于β-Nb颗粒在位错优先形核。已经析出的β-Nb颗粒，在后续的变形过程中发生回溶，随后的热处理又使β-Nb颗粒在位错处发生再沉淀。本文建立的位错沉淀动力学模型考虑了位错密度随合金的退火发生回复的现象，并与合金的再结晶度紧密相关。模型准确地给出了Zr-1Nb合金β-Nb颗粒的平均尺寸和数密度随时间的演化，也较为成功地预测了β-Nb颗粒体积百分含量随时间的变化趋势。　　有效控制氢化物的形成也是Zr合金应用面临的一个重要问题，过量的氢在基体中会形成氢化物沉淀，对合金结构的完整性和稳定性造成威胁。本文在Zr金属中加入一定量Y元素，探索Y对氢化物形核与生长的影响，也在Zr-1Nb合金中添加适量Y，研究在一定氢浓度范围内Y对Zr-1Nb合金拉伸性能，特别是延展性的影响。研究结果表明，在Zr金属中加入0.8％的Y会形成少量的亚微米级的弥散Y颗粒和大量的纳米级的团簇Y颗粒。纳米团簇Y颗粒作为形核点促进氢化物形核，同时又破坏了氢化物的“自催化”形核过程，阻碍氢化物的长大。0.2％的Y添加到Zr-1Nb合金中，合金中除了析出β-Nb颗粒外，还产生额外的Y颗粒。Y的加入使Zr-1Nb合金的[0001]基轴更加趋向于板材的法向方向，使氢化物得以细化，并使其取向偏差得到改善，另外还导致合金在0～610 wppm氢浓度范围内的延展性得到提高。　　中间热处理对Zr-1Nb-0.2Y合金在420℃空气中的氧化性能造成显著影响。研究结果表明，通过变形及适当的多道次退火，可以有效控制合金化元素的析出，最终获得较理想的组织与最佳性能。随轧制及热处理道次加多，合金的抗氧化性能逐渐提高，通过中间退火工艺为640℃×3 h+570℃×3h得到的最终样品具有良好的抗氧化性能。合金的位错密度对氧化性能的影响并不明显。TEM形貌观察以及沉淀相EDS分析表明，中间热处理工艺会影响沉淀相的体积分数、平均尺寸、合金化元素Nb+Y含量（平均含量与总含量）等，最终改变了Zr-1Nb-0.2Y合金的氧化性能。通过协同作用，沉淀相的体积分数、尺寸和合金元素含量等因素共同影响Zr-1Nb-0.2Y合金的氧化性能。