Nb₃Al具有比Nb₃Sn更高的超导转变温度（T_c）、上临界场(H_c2)、临界电流密度（J_c）,以及更为优异的抗应变特性,使其成为未来磁约束核聚变堆磁体材料的理想选择,因而开展Nb₃Al超导材料的研究具有重要的科学意义。本论文围绕Nb₃Al超导体的基础物理性能改善和优化展开研究。首先,研究了Ti掺杂对高能球磨法制备的Nb₃Al超导块材结构和性能的影响。在此基础上,研究了Ti掺杂对粉末装管法（PIT）制备的Nb₃Al超导线材结构和性能的影响。最后,研究了后退火时间对RHQ Nb₃Al线材结构和性能的影响。得到的研究结果如下:高能球磨法制备的(Nb_1-xTi_x)₃Al（x=0～0.05）超导体,适量Ti原子取代Nb可以有效抑制Nb₃Al超导体中σ-Nb₂Al相的生成。10 K测量时,(Nb_0.98Ti_0.02)₃Al（x=0.02）的J_c在超过6 T的外场下衰减明显优于其他样品,表明适量的Ti（～0.02）可以改善Nb₃Al超导体的高场J_c性能。掺杂2 at%Ti Nb₃Al的不可逆场(B_irr)随测试温度提高逐渐优于纯样Nb₃Al,原因可能是由于A15超导相均匀性的提高所致。RHQT制备出(Nb_1-xTi_x)₃Al超导线材,其前驱线用粉末装管法（PIT）制备。纯样Nb₃Al线材的T_c为16.4 K,除掺杂1 at%Ti的线材,Ti掺杂的(Nb_1-xTi_x)₃Al线材T_c都略有增加。掺2 at%Ti Nb₃Al线材具有最高T_c值16.7 K,掺2.5 at%Ti Nb₃Al线材具有最小ΔT_c值0.5 K,表明适量Ti掺杂到可以改善Nb₃Al的超导性能。在5 T外场下,RHQT PIT Nb₃Al线材的超导层临界电流密度（Layer J_c）在8 K,10 K和12 K分别是1.32×10⁵ A/cm²,4.94×10⁴ A/cm²和5.84×10³ A/cm²,接近我们JR RHQT Nb₃Al线材的优化值。掺杂2.5 at%Ti的(Nb_1-xTi_x)₃Al线材Layer J_c在8 K,10 K和12 K时分别为2.63×10⁵ A/cm²,1.12×10⁵A/cm²和1.44×10⁴ A/cm²,是纯样Layer J_c性能的两倍,验证了适量的Ti（～2.5 at%）掺杂可以提高Nb₃Al超导线材的Layer J_c性能。掺杂Ti 2.5 at%的(Nb_1-xTi_x)₃Al线材在8 K,10 K和12 K的不可逆场(B_irr)值分别为13 T,11.1 T和7.5T,比纯样Nb₃Al线材高8.3%,15.6%7.1%。对在快热急冷热处理电流(I_RHQ)“T_c峰值”附近制备的Nb₃Al线材,不同的RHQ加热电流使得Nb（Al）_ss相无序化程度产生差异,导致获得最佳J_c性能的后退火时间不同。I_RHQ=272 A和I_RHQ=276 A对应于“T_c峰值”电流的左侧和右侧,276 A RHQ得到的Nb（Al）_ss相原子无序度比272 A的Nb（Al）_ss大,需要更长的后退火时间才能获得最佳的J_c性能。JR Nb₃Al前驱线的Nb和Al层在塑性加工过程中因硬度差异导致不均匀变形和分布,后退火时间的延长有助于提高Nb₃Al超导线材的均匀性。