本论文通过研究添加合金元素对Zr-Cu基多元合金凝固组织的演变及其对力学性能的影响规律,揭示Zr-Cu基合金组织形成规律和组织与性能之间的关系,为实现Zr-Cu基合金微观组织形成可控和开发高性能Zr-Cu基合金奠定一定的理论基础。揭示了在Zr50Cu50-xAlx合金中,Al的加入,奥氏体相的体积分数增大,马氏体相的体积分数减小,奥氏体相稳定性提高。在(Zr2Cu)100-xAlx合金中,加入Al,生成ZrCu马氏体相,当马氏体中Al含量≤6.8 at.%时,形成基本结构马氏体;当Al含量≥11.2 at.%时,形成超结构马氏体;在Zr50Cu50-xNix合金中,随着Ni加入量的增加,马氏体稳定性提高;在Cu50Zr50-xTix合金中,Ti的加入量从1 at.%增加到8 at.%时,马氏体的体积分数减小,奥氏体的体积分数增大,达到9 at.%时,出现非晶相;氧元素的添加恶化了非晶形成能力,诱发了晶化相形成。发现(Zr55Cu30Al10Ni5)99O1多相合金具有十分显著的加工硬化特性及加工硬化依赖于应变速率的现象。ZrCu(B2)奥氏体形变诱发马氏体转变是提高加工硬化能力的主要原因。发现了(Zr55Cu30Al10Ni5)99.1O0.6Fe0.2Zn0.1合金Φ7mm铜模铸棒梯度组织对冷却速率的依赖关系。揭示出在Zr-Cu-Al-Ni-O合金中,晶化相对非晶复合合金塑性和加工硬化的影响规律及其原因。提出形变诱发马氏体相变是提高Zr-Cu-Al/Ni/Ti合金的强韧性和加工硬化能力的主要影响因素的观点。通过第一原理计算,揭示出Al的加入,ZrCu马氏体相变驱动力降低,奥氏体相稳定性增强;Ni的加入,马氏体相变驱动力增大,奥氏体相相对稳定性降低,倾向于转变成基本结构马氏体的趋势基本与快淬条件下的实验结果相吻合。