Zr系合金对于空间服役的活动构件而言是极其诱人的候选材料，但较低的强度限制了它的广泛应用。Zr3Al为面心立方结构，具有良好的强度和塑形，热中子吸收截面也较小。为了提高Zr系合金的性能，本文尝试添加Al元素，通过包析反应生成Zr3Al相来强化合金，然后再向锆铝二元合金中添加B和Nb元素来改善锆铝二元合金的性能。Zr3Al是通过包析反应Zr+Zr2Al→Zr3Al产生的。本文首先研究了Al含量为6%、7%、8%和9.0%的锆铝二元合金，通过不同的退火工艺并借助X射线衍射、金相组织观察、维氏硬度测试、拉伸和压缩等实验，找到了力学性能较为优异的材料配比和退火工艺：Al含量为8%的锆铝二元合金经过900℃-8h的退火热处理，包析反应转变完成，只有Zr和Zr3Al两相，且晶粒较为均匀，锆铝二元合金的抗拉强度达到了713MPa，延伸率为3.92%。随后本文向成分为81.9Zr-8.1Al的锆铝二元合金中添加了不同含量的B元素，并进行不同的退火处理和相同的实验分析，结果表明：无论是铸态还是经过退火后的锆铝二元合金，添加微量的B都能够显著地细化合金的晶粒，使晶粒的尺寸下降一个数量级以上，而且B元素的加入能很好地改善合金的力学性能，B含量为0.05g的合金经过900℃-24h的退火处理后，包析反应转变完成，合金达到了较为理想的力学性能，抗拉强度为937MPa，延伸率为10.1%。最后本文向成分为81.9Zr-8.1Al的锆铝二元合金中添加了不同含量的Nb元素，同样进行不同的热处理和相同的实验分析，结果表明，Nb元素的加入能有效细化合金的组织，提高合金的硬度，但是本文中的退火热处理未能达到发生包析反应的目的，合金的力学性能也没有发生明显的改善，需要做进一步研究。