锆(Zr)及Zr合金具有比强度高、热中子吸收截面积小、耐腐蚀、抗氧化和耐辐照等优异的理化性能,因而广泛应用于核工业中。通过对Zr合金的进一步研究,科研工作者发现其作为结构材料有很广泛的应用前景。Zr合金具有四种常见的显微组织,分别为等轴组织、双态组织、网篮组织及魏氏组织。其中,兼具强度和塑性的组织为等轴组织和双态组织。鉴于此,本文以Zr Be二元合金为研究对象,通过成分设计、改善变形工艺和热处理工艺参数用以优化合金的相组成和显微组织,同时获取优异的力学性能。实验设计了一系列不同Be含量的ZrBe合金,利用真空非自耗电弧炉熔炼制备出合金锭,并研究了Be含量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,添加微量的Be元素能够大幅提高合金的强度。随Be含量的逐步添加,合金的强度逐渐增加,而塑性逐渐降低。当添加的Be含量为1wt.%时,合金具有最高的强度。当Be含量为0.5wt.%时,合金具有最优异的综合力学性能,其抗拉强度为700MPa,并且具有12.42%的断后延伸率。研究了Zr0.5Be合金在不同变形工艺参数下的显微组织和力学性能。实验结果表明,合金在接近α+β两相区温度范围内轧制淬火后获得了少量的β相,而在α+β两相区较高温度范围轧制淬火后获取了由板条α相及等轴α相组成的双态组织。在热轧过程中随轧制温度的升高,合金的强度逐渐降低,而塑性逐渐增加。经过870°C热轧淬火后的Zr0.5Be合金的抗拉强度为786MPa,并且具有11.82%的断后延伸率,相比较于570°C热轧淬火后合金的拉伸性能(抗拉强度:919Mpa,延伸率:6.93%),合金的强度略有下降(降低了14.5%),但合金的断后延伸率却明显提升(增加了70.6%)。此外,经研究发现Zr0.5Be合金在冷轧过程中的变形机制主要以位错滑移为主,当冷轧变形量大于50%时,合金发生部分动态回复过程,位错由条带状缠结逐渐转变为胞状亚晶。研究了退火温度及退火时间对热轧淬火态Zr0.5Be合金的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明,合金再结晶晶粒的体积分数随退火温度的增加及退火时间的延长而逐渐增加,当再结晶阶段完成后,随退火时间的进一步增加,再结晶晶粒发生长大。反之,合金中的位错密度随退火温度的增加及退火时间的延长而逐渐降低。当退火温度为850°C,退火时间为480min时,Zr0.5Be合金中α晶粒呈现完全的等轴状形态,化合物均匀分布在合金基体中,位错密度最低,为7.22×1011m-2,与轧制淬火态合金相比位错密度下降了4个数量级。研究了固溶强化、第二相强化以及细晶强化对ZrBe合金强度的影响。研究发现,第二相强化和细晶强化对ZrBe合金的强化起到了主要作用。研究了Be元素含量和热加工工艺对ZrBe应变硬化指数的影响。研究结果表明,Be元素的添加以及变形温度的降低都能够明显提升ZrBe合金的应变硬化指数。