锆及锆合金具有中子吸收截面积小、抗辐照、抗氧化、耐腐蚀、热膨胀系数小以及密度小等优异的理化性能，因此被广泛应用于核工业和化学工业中。而随着科学工作者对锆合金研究的深入，其作为结构材料的优势逐渐被发掘出来，并逐步应用在航空航天等领域。但是高强度锆合金的塑性一般较差，这使得应用范围受到制约。因此在不降低和少降低强度的条件下提高锆合金的塑性，对于锆合金的发展具有十分重要的意义。基于上述情况，本文以Zr-Al二元合金为主要研究对象，通过成分设计、机械变形和热处理等手段使合金组织等轴化，从而提高其塑性变形能力。根据铝含量的不同设计了一系列合金，通过非自耗电弧炉制备出合金锭。实验结果表明，当铝含量在12at%以下时合金的相组成不会发生变化，都是网篮状的α相。当铝含量超过12at%时，合金中出现了金属化合物。将铸锭在两相区温度下变形并做进一步的研究，实验结果表明，5A-12A合金都出现了再结晶现象，生成了短棒状的再结晶晶粒，试样的拉伸性能也随Al含量升高而提高。根据实验结果，选定两种成分即9at%和12at%的合金进行更深入的研究，调整变形温度和变形后的退火温度，并进行组织观察和性能测试。结果表明，合金经单相区变形和两相区退火后组织都明显等轴化，使得室温拉伸时的延伸率大大提升。在此基础上又进一步研究了变形和热处理参数对等轴化的影响并对工艺进行优化，结果表明在870℃轧制后能有效的细化等轴晶晶粒，Al含量为9at%和12at%的合金在870℃变形后都表现出良好的塑性变形能力，强度也保持在较高水平。