长期以来，锆合金被用作核用结构材料领域的重要结构材料，因其优异的核材料性能、抗腐蚀性以及力学性能而受到普遍关注。锆合金的稳定性主要取决于其内部扩散变化和微观结构的稳定性，这对核反应堆运行安全性而言极为关键，因此深入研究锆合金的微观结构与力学性能意义重大。本论文主要利用电子探针(EPMA)和纳米力学性能测试仪对Zr-Al和Zr-Fe二元系扩散层进行实测研究，测定并分析二元系的扩散系数与力学性能。　　本论文主要获得以下结论:　　(1)对于Zr-Al二元扩散体系，确定了生长层的扩散生长机制主要为扩散控制机制，通过EPMA只能确定一个相的成分ZrAl3。ZrAl3相的前指因子和激活能分别为2.2×109m2/s和356kJ/mol;ZrAl3相的互扩散系数随着温度的增加而增加，在550℃，575℃，600℃，625℃的互扩散系数分别为(1.58±0.73)×10-15m2/s、(6.76±0.97)×10-15m2/s、(9.33±1.00)×10-15m2/s、(15.87±1.46)×10-15m2/S。　　(2)测得Zr-Al二元体系中的金属间化合物ZrAl3的纳米硬度和杨氏模量分别为9.88±0.59GPa和121.39±10.87GPa。　　(3)对于Zr-Fe二元扩散体系，出现了ZrFe2、Zr2Fe、Zr6Fe23三个相，但无法确定相层中析出相的成分。实验结果表明，随着退火温度或锆原子百分比含量的增加，各相的互扩散系数增大，但各相的扩散反应非常慢，互扩散系数很小。ZrFe2、Zr2Fe、Zr6Fe23的激活能分别为289.36kJ/mol、529.21kJ/mol、389.14kJ/mol。　　(4)对于Zr-Fe二元体系金属间化合物ZrFe2的纳米硬度和杨氏模量分别为21.54±1.25GPa和273.14±14.75GPa;Zr2Fe的纳米硬度和杨氏模量分另为11.87±0.98GPa和143.25±11.92GPa。