金属膜由于具有良好的机械性能、热稳定性和独特的氢选择透过性,是一种对含氢混合气体提氢的理想氢分离膜材料。目前已经实际应用的Pd-Ag合金膜价格极其昂贵,不适合大范围应用,开发一种成本低廉兼具高渗氢性能同时又可冷轧制备成膜的新型金属膜材料极具实际意义。本论文使用高真空电弧炉制备了A组（Ti/Zr=1:1）和B组（Ti/Zr>1:1）共12种成分的Nb-Ti-Zr合金,采用四棍冷轧机对这些铸态合金进行冷轧。借助X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、附带能谱的扫描电子显微镜（SEM、EDS）、透射电镜（TEM）对各成分Nb-Ti-Zr三元合金进行了显微组织分析。利用显微硬度仪、万能拉伸试验机对合金的硬度、拉伸性能进行了测试。用PCT装置测试了合金的氢溶解性能,用氢渗透装置测试了合金膜的渗氢性能。实验结果表明,本实验设计的Nb-Ti-Zr三元合金的微观组织均由bcc-（Nb,Ti,Zr）单相固溶体组成。对于A组合金,Zr元素含量高于15%时,其铸态组织中均出现枝晶偏析,枝晶间为Ti、Zr的富集区。二次枝晶臂间距随着Nb含量的增加先减小后增大,并影响合金的硬度和抗拉强度,其中硬度随二次枝晶臂间距的减小而上升。对于B组合金,其铸态组织为等轴晶,平均晶粒尺寸随着Nb含量的升高不断减小,而Nb含量相同时,Zr细化晶粒的效果要强于Ti,这种尺寸细化有助于硬度与抗拉强度的提高。当Nb含量在40%-50%时,A、B两组合金均表现良好的冷轧性能。氢溶解实验结果表明,Zr的添加能够增加氢在合金中的溶解度,但同时Zr易与H形成氢化物脆性相,根据实验结果应将Zr含量控制在10%以下。673K时,Nb40Ti55Zr5和Nb50Ti40Zr10的渗氢系数分别达到了2.88×10-8mol H2m-1s-1Pa-0.5和3.50×10-8mol H2m-1s-1Pa-0.5,分别是纯Pd的1.7和2.1倍。此时氢在两种合金中的扩散系数分别为2.23×10-9m~2s-1和2.84×10-9m~2s-1,仅为同等条件下纯Pd氢扩散系数的1/3。这表明氢在合金中的溶解度是提高Nb-Ti-Zr三元合金膜氢渗透率的主要因素。