镍钛形状记忆合金具有良好的形状记忆效应和超弹性,因而在材料科学和工程领域得到了广泛的应用。镍钛形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性源于高对称性的B2立方奥氏体母相和低对称性的B19′单斜马氏体相之间存在着可逆的相变。塑性成形是制作镍钛形状记忆合金线材、棒材、管材、带材和板材的重要加工手段,在镍钛形状记忆合金走向工程领域的过程中扮演着重要的角色。尤其是塑性变形能够改善或改变镍钛形状记忆合金的微观结构,对镍钛形状记忆合金的形状记忆效应、超弹性及力学性能具有显著的影响。更为重要的是,因为镍钛形状记忆合金在不同的温度下可能处于B2奥氏体或B19′马氏体状态,其塑性变形机制表现出了复杂多样性,因而揭示镍钛形状记忆在不同温度下的塑性变形机制,具有重要的科学意义。本课题提出了一种镍钛形状记忆合金包套压缩塑性变形技术,使其处于三向压应力状态,抑制压缩过程中镍钛形状记忆合金微裂纹的萌生和扩展,显著提高镍钛形状记忆合金的塑性变形能力,甚至在室温及低温条件下就可以实现镍钛形状记忆合金的大塑性变形,从而导致镍钛形状记忆合金的非晶化。本论文以Ni_50.9Ti_49.1（原子分数）二元镍钛形状记忆合金为载体,将包套压缩实验、晶体塑性有限元法（CPFEM）、电子背散射衍射技术（EBSD）、透射电子显微技术（TEM）和高分辨电子显微技术（HRTEM）相结合,基于宏观尺度、介观尺度、微观尺度和原子尺度等多尺度手段,揭示镍钛形状记忆合金包套压缩塑性变形机理及非晶化机制,为制造高性能镍钛形状记忆合金提供科学的理论基础。本论文的研究成果如下。通过对镍钛形状记忆合金在-150⁸00℃条件下包套压缩后的微观结构进行表征,发现镍钛形状记忆合金在不同温度下表现出了不同的塑性变形机制。在不同变形温度条件下,镍钛形状记忆合金的塑性变形机制涉及位错滑移、变形孪生、应力诱发马氏体和马氏体再取向。镍钛形状记忆合金的非晶化与变形程度和变形温度密切相关,镍钛形状记忆合金的非晶化程度随着温度的降低而增加,随着变形程度的增加而增加,存在使镍钛形状记忆合金非晶化的临界变形程度和临界变形温度。位错密度在镍钛形状记忆合金包套压缩塑性变形非晶化中扮演着重要的角色,镍钛形状记忆合金的非晶化可以看做是高密度位错被诱发的结果。基于统计存储位错（SSD）和几何必需位错（GND）,提出了镍钛形状记忆合金包套压缩塑性变形非晶化的临界位错密度模型。镍钛形状记忆合金在-150℃条件下处于马氏体状态,其包套压缩塑性变形机制涉及马氏体再取向和位错滑移,在一定变形程度下能够形成非晶相,而且在较大的塑性应变下能够实现温度诱发B19′马氏体状态的机械稳定化。镍钛形状记忆合金在室温下处于奥氏体状态,其包套压缩塑性变形机制涉及应力诱发马氏体相变、变形孪生及位错滑移,在一定变形程度下也能够形成非晶相,而且在较大的塑性应变下能够实现应力诱发B19′马氏体状态的机械稳定化。镍钛形状记忆合金在300℃条件下处于奥氏体状态,经历包套压缩塑性变形可以形成（114）变形孪晶。当镍钛形状记忆合金在400℃以上进行包套压缩时,位错滑移为主要塑性变形机制。基于经典晶体塑性理论和相应的数值化算法,建立不同的多晶模型并采用试错法确定相应的晶体塑性材料参数,对400℃条件下的镍钛形状记忆合金单向压缩变形进行了晶体塑性有限元模拟,分析不同加载路径对多晶模型中晶粒局部材料响应的影响;结合GND密度研究了镍钛形状记忆合金单向压缩过程中的不均匀微观结构演化;确定了不同滑移模式对塑性变形的贡献,即滑移模式{110}<100>对塑性变形的贡献最大,滑移模式{110}<111>次之,滑移模式{010}<100>对塑性变形的贡献最小。另外,滑移模式{110}<100>和{110}<111>有助于形成?（<111>）纤维织构,而滑移模式{010}<100>有助于形成（001）[010]织构组份。该模拟为后续的镍钛形状记忆合金基于应变梯度的包套压缩晶体塑性有限元模拟提供了材料参数基础。基于应变梯度的晶体塑性理论和相应的数值化算法,建立优化晶粒数目和单元数目的多晶模型并采用试错法确定相应的晶体塑性材料参数,对400℃条件下的镍钛形状记忆合金包套压缩变形进行了晶体塑性有限元模拟,预测了镍钛形状记忆合金包套压缩过程中的织构演化特征,揭示了镍钛形状记忆合金包套压缩过程中SSD密度和GND密度的演化规律。发现镍钛形状记忆合金包套压缩过程中同样会形成?（<111>）纤维织构,模拟结果和实验结果保持了很好的一致性。SSD和GND都在晶粒的晶界位置出现聚集,但是SSD在晶粒晶界处的聚集是由于GND对SSD滑移的阻碍,而GND在晶粒晶界处的聚集是为了弥补晶粒晶界位置处的应变梯度,进而维持塑性变形过程中晶粒晶界处的晶格连续性。而且随着塑性变形的进行,SSD密度和GND密度呈现相反的变化规律。