随着世界核电工业用材料的发展,我国核级锆材逐渐转向国产化方向发展。在反应堆内锆合金包壳管承受着恶劣的服役环境,还要满足日益增加的核燃耗要求,这对锆合金尤其是Zr-Nb系合金指明了发展方向。在核反应堆中的M5锆合金一般是退火态,目前对于经β相淬火热处理后的M5锆合金的抗氧化性和氧化后力学性能的研究很少。本文通过对M5锆合金在400℃高温高压水蒸气、350℃空气、400℃空气这三种环境氧化,分析氧化动力学、结合扫描电镜和能谱分析仪观察氧化产物的微观形貌和成分变化来研究它们的氧化行为。并在室温下对不同氧化方式及时长的M5锆合金进行环向拉伸试验,分析其力学性能和断口形貌的观察。试验结果表明：在400℃高温高压水蒸气氧化中M5锆合金符合y退火=13.55x0.224和y淬火=10.99x0.36的规律、在350℃空气中氧化符合y退火=4.6x0.2707和y淬火=11.68x0.261的规律、400℃空气中氧化符合y退火=5.55x0.43和y淬火=9.82x0.44的规律。在三种不同氧化环境中,退火态M5的抗氧化性能都优于淬火态M5。M5锆合金在400℃空气氧化中氧化速率最快,氧化程度最深,其次为400℃高温高压水蒸气氧化,在350℃空气氧化中氧化速率最慢,氧化程度最轻。M5锆合金氧化主要受温度的影响,其次是氧化环境。在350、400℃空气中氧化至3000 h,当氧化100 h后两种热处理状态M5锆合金表面一层很薄的氧化膜已经存在,随着氧化时长的增加,退火态M5锆合金氧化层表面出现孔洞,且面积增大深度加大。淬火态M5锆合金随着氧化时长增加表面没有出现明显变化,氧化膜的厚度较退火态有明显增加。在400℃高温高压水蒸气氧化至3000 h,在氧化100h后两种状态M5锆合金表面一层很薄的氧化膜已经存在,退火态M5锆合金表面的氧化产物随着氧化时长的增加由针刺状生长为有一定厚度的圆饼状颗粒并且均匀致密的覆盖整个表面,而淬火态M5锆合金表面的氧化产物随着氧化时长的增加由针刺状聚集而成的瘤状发展到很多片状聚集成簇状,不连续的散落在试样表面。两种热处理状态的M5锆合金在不同氧化环境中氧化至3000 h,其抗拉强度、屈服强度、断面伸长率、断面收缩率以及静力韧度和平均静力韧度都随着氧化时长的增加而降低；淬火态M5锆合金的各项力学性能指标都高于退火态M5锆合金,但是经过三种氧化方式3000 h氧化后,其各项力学性能指标下降的幅度较退火态M5多,退火态M5锆合金氧化后力学性能更稳定。两种热处理状态的M5锆合金在不同氧化环境中氧化3000 h,环向拉伸断口微观形貌均为微孔聚集型韧性断裂,氧化时间的增加,合金的塑性能力变差。淬火态M5锆合金经过氧化后,宏观断口的变形量远远小于退火态M5锆合金,微观断口的形貌较退火态韧窝的尺寸更小,二次裂纹更多,塑性较退火态差。