本论文在Wagner理论和固体电子理论的基础上，从纳米锆金属的特点和自由电子假设出发，将电导率与电子的平均自由程及晶粒尺寸联系起来，探讨纳米锆金属的晶粒尺寸与晶格畸变的关系，以及在纳米尺度下，锆金属中电子的行为特征。基于电子理论和电子交互作用研究，模拟计算了不同温度下晶粒尺寸对锆合金费米能、电阻率和腐蚀速率常数的影响。建立了纳米结构锆金属费米能、电阻率和腐蚀速率一晶粒尺寸关系模型。模型计算与实验结果符合较好。同时这些模型也适用于其它纳米结构金属和合金腐蚀速率的计算和预测。　　 本论文从凝聚态物理的角度进行了理论研究和计算，结果证明，纳米晶粒尺寸下锆合金的速率常数低于普通晶粒锆合金的速率常数，同时，随着纳米晶粒尺寸的减小锆合金的腐蚀速率常数也降低，纳米化处理提高了锆合金的耐腐蚀性能。主要研究如下：　　 1.通过对纳米结构锆金属晶粒尺寸和晶格畸变的理论研究，推导了纳米锆金属的晶粒尺寸和温度对晶格畸变影响的关系式，建立了晶粒尺寸与晶格畸变，温度与品格畸变的关系模型。结果表明：晶格畸变在20—400℃之间随温度升高而增加，变化率约为3.0×10-3；纳米微粒的晶格畸变量随着微粒的尺寸减小而增大。　　 2.由金属电子论和自由电子气模型出发，通过分析系统晶格畸变和晶粒尺寸、费米能及费米速度的关系，推导了晶格畸变与费米能和费米速度的关系式，联系晶粒尺寸与电子平均自由程和有效电子平均自由程的关系，以及电子有效平均自由程与电阻率和费米速度的关系式，计算了不同晶粒尺寸和温度时锆金属的费米速度和费米能值随晶格畸变的变化，结果表明：费米速度和费米能随着晶粒尺寸的增加而增大。　　 3.从经典电子模型和电子动力学方程出发，研究了纳米锆金属中电子的行为；运用Wagner的氧化理论，研究了纳米锆金属的氧化腐蚀性能。结果表明：随着晶粒尺寸减小，晶格畸变变大，电导率减小，电阻率增大。　　 4.在Wagner金属氧化理论基础上，研究了纳米结构锆合金腐蚀速率与晶粒尺寸关系模型，模拟计算了不同温度下晶粒尺寸对锆合金腐蚀速率常数的影响。对比了纳米Zr—4合金在673K/10.3MPa水蒸气中的腐蚀试验数据，得出模型数据与实验结果符合很好，说明了模型的合理性。纳米晶粒由于尺寸的减小引起尺寸效应，导致平均自由程的改变，电子行为受到晶粒、晶界的限制，晶粒尺寸减小晶界增多，由于界面的量子效应，导致电子交互作用发生异常，从而导致纳米结构晶体与普通粗晶组织不同的腐蚀机理。　　 5.利用实验手段考察了表面纳米化处理对Zr—4合金腐蚀性能的影响，实验结果表明：纳米晶Zr—4合金的耐腐蚀性能优于普通粗晶组织。