钛合金具有比强度高、韧性好、密度低、耐腐蚀、超弹性及良好的生物相容性被广泛应用于医用领域。二十世纪九十年代开始，低弹性模量且不含生物毒性元素的β钛合金的研制成为医用材料开发的重点。对于该类合金的冷变形特点、热处理过程中的相变以及超弹性机理等的研究还不系统，深入。因此，研究冷变形和热处理过程中的合金相变及力学性能、超弹性的机理与工艺特点，对于掌握该类合金的加工工艺及应用条件具有重要的指导意义。本论文所研究的合金为中日联合研制的TiZrNbAl新型医用β钛合金。选择不同的冷变形方式变形后，研究了合金的冷变形特点以及机械性能的变化规律。分析了固溶时效和冷变形直接时效后合金的组织、相变和力学性能变化规律，同时探讨了冷变形和热处理对合金超弹性性能的影响及超弹性的形成机理。研究表明，该合金具有良好的冷加工性能。铌、锆合金化特点使合金在冷拉拔变形中，发生以孪晶变形为特征的应力诱发马氏体相变。当变形量达到60%时，合金原始β晶界完全破碎，沿拉拔方向出现明显的加工流线。应变诱发马氏体转变量达到一定数值并形成特定的织构，使得材料的强度和塑性提高。合金的热处理分为冷变形后直接时效处理和固溶时效处理两种。前者具有钛合金典型的形变热处理特点，在500℃时效，合金的强度达到1000MPa以上，并保持良好的塑性，具有较好的综合性能。合金的固溶时效处理表明，700℃/60min固溶处理，形成等轴全β相。400℃～500℃时效处理时，析出相密集、弥散、充分，材料的强度达到最大值。冷变形60%的TZNA合金在700℃/10min短时固溶后呈现出超弹性，在加载4%的条件下，卸载残余应变为0.75%。分析认为TZNA超弹性的机制主要源于冷变形生成并经短时固溶保留在合金中的斜方马氏体相与β相的可逆转变，马氏体形貌﹑织构﹑析出相以及晶粒尺寸对合金超弹性具有重要的影响。