NiTi合金具有优良的形状记忆效应和伪弹性,在航空航天,机电,化工,生物医学等领域得到了广泛的应用。但是,NiTi合金的强度高,低温塑性差,通过常规工艺难以使其获得优异的综合性能。近年来,利用等径转角挤压(Equal Channel Angular Extrusion,以下简称ECAE)对镍基合金在高温下进行加工处理取得了一定成效。但是,合金经ECAE处理过程中,其变形规律复杂,并难于观测变形过程,挤压工艺上尚未有明显改进,极大地限制了该工艺方法获得工业化应用。本论文在NiTi合金高温ECAE的实验基础上,利用有限元法对整个ECAE加工工艺从前期试样预热,到挤压的整个过程进行了完全的有限元分析,取得了一系列原创性的研究成果。第一,利用有限元法模拟了NiTi合金棒料在前期加热过程,并进行了简单的理论计算。模拟结果表明:10mmX10mm试样加热时间为28分钟能够满足后续挤压试验的温度要求;在加热炉温为770℃的前提下,试样心部温度前期上升很快,而在1200s后上升现象则不明显;试样在加热炉中加热时间超过800s后其内部温度分布即趋于均匀,为后续有限元模拟假设初始均匀温度场提供了依据。有限元模拟得到的加热时间与理论计算结果一致。第二,试样在进行挤压前停留在模具上的时间(停驻时间)对ECAE有重要影响。在试样预热温度为750℃,模具温度为500℃进行ECAE时,一般总用时间不宜超过6s;同时,停驻时间在2s以内不会对ECAE结果产生明显影响。第三,基于大变形热塑性耦合有限元法建立了NiTi试样ECAE试验的三维有限元模型,模拟了在外接圆弧角Ψ和模具内角Φ均为90°时不同摩擦系数下的ECAE过程。结果表明,不论在有无摩擦情况下,沿着三个方向的截面上的等效应变分布都不均匀;随着摩擦系数的增大,试样内部的等效应变不均匀程度有所减小,而挤压所需的最大挤压力急剧增大。第四,挤压变形热对挤压结果产生了重要影响。热塑性耦合有限元分析结果表明:试样在挤压过程中因塑性变形热造成的高温区,与实验观测到的试样表面发生氧化的位置一致,证实了有限元分析的有效性。因此,在进行高温非等温ECAE时需要考虑热的影响。第五,首次建立了新的近等径转角挤压模型(Near Equal Channel Angular Extrusion,简称NECAE),并用于NiTi的有限元挤压模拟。结果表明:相比于同等条件下的ECAE方法,NECAE处理后的试样主要变形段等效应变分布更均匀,同时挤压力曲线振幅较小,表明该方法可以起到减小模具受冲击的效果。本文通过计算机数值模拟分析方法,对NiTi合金挤压的预热过程和停驻时间进行了有限元分析;建立了热塑耦合的ECAE有限元模拟,分析了不同摩擦系数下合金试样内部的变形分布;提出了新的NECAE挤压模型,并用于NiTi合金热塑耦合有限元模拟。研究结果促进了高温ECAE工艺研究,能够为改进NiTi合金乃至其他低温难加工合金(如铝青铜合金)的高温挤压成形工艺提供优化方案,同时为类似热塑性耦合有限元分析提供技术支撑,有利于促进ECAE技术工业化应用。