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NiTi记忆合金作为驱动材料被广泛应用于航天器智能结构,质子辐照是影响记忆合金材料与器件空间应用可靠性的重要因素。本文旨在面向新一代航天器长寿命高稳定性要求,选择空间环境内分布的特征能量质子（低能:60-120 keV,高能:3 MeV）对不同相状态的NiTi合金（马氏体相和奥氏体相）进行辐照研究,采用TEM、PAT、DSC和DMA等方法系统研究了质子辐照NiTi合金微观组织结构、马氏体相变、力学性能及应变恢复特性,阐明了质子辐照NiTi合金微观组织特征演变规律,揭示质子辐照影响应变恢复特性微观机制。研究发现,辐照参量对NiTi合金的微观组织结构有显著影响。奥氏体态Ni-48.5at.%Ti合金薄膜室温为体心立方结构B2母相和菱方结构Ti3Ni4相,经120keV辐照后相结构未发生变化,但辐照层内Ti3Ni4相尺寸稍有增大。马氏体态Ni-51.4at.%Ti合金薄膜室温呈单斜结构B19′马氏体,经120 keV质子辐照,注量低于5.0?1015 p/cm2时变体内形成两种新孪晶结构:（001）复合孪晶和（111）I型孪晶;增加注量到2.0?1016 p/cm2时,辐照层发生逆马氏体相变形成B2母相,且在母相内弥散分布纳米尺度富Ti原子的GP区。同时,质子辐照诱发产生多类型晶体缺陷:在低注量辐照情况下以空位型点缺陷为主,随辐照注量增加缺陷以位错、非晶微区和析出相等为主。马氏体态Ni-50.0at.%Ti合金经高能3 MeV质子辐照,辐照层形成明显的多层结构,由表层往下依次为:TiH2相层、Ti2Ni相层、B2母相层、B2母相与B19′马氏体相共存层及B19′马氏体相层,在母相与马氏体相共存区域存在高密度位错及少量非晶微区,各层厚度随注量的升高而增加。辐照诱发多层结构主要与入射质子造成的择优溅射效应和逆Kirkendall效应有关。在择优溅射作用下合金表层出现贫Ni层;辐照诱发的高密度空位型点缺陷形成缺陷梯度分布,诱使逆Kirkendall效应发生,伴随着缺陷束流扩散Ti原子往合金表层迁移和Ni原子往合金内部迁移;伴随着缺陷束流扩散Ti原子往合金表层迁移和Ni原子往合金内部迁移;二者共同作用下合金原子重新分布导致合金出现多层结构。Ni-48.5at.%Ti合金薄膜经低能质子辐照,相变温度Rs未发生变化,相变温度As随能量升高略有降低,R相具有更好的抗辐照稳定性。Ni-51.4at.%Ti合金薄膜经低能120 keV质子辐照,随着注量的增加辐照层相变温度逐渐降低,相变温度区间和相变滞后逐渐增大。在低注量1.0?1015 p/cm2时为单步相变:B2?B19′相变;注量升高到2.0?1016 p/cm2时,呈现两步相变,辐照层与基体层相变分步进行。Ni-50.0at.%Ti合金经高能3 MeV质子辐照,马氏体相变温度随着注量增加而显著降低,相变温度区间和相变滞后增大。NiTi合金经质子辐照,马氏体相变温度均显著下降,这是由辐照产生高密度位错等晶体缺陷、合金成分在局部区域重新分布及辐照诱发的多层结构之间的约束作用下共同作用造成。NiTi合金经质子辐照,随着辐照注量/能量的增加,硬度和弹性模量显著提高,这与辐照诱发B2母相出现和高密度晶体缺陷有关。Ni-51.4at.%Ti合金经120 keV辐照时马氏体变体再取向临界应力随辐照注量的增加单调升高,当注量为2.0?1016 p/cm2时马氏体变体再取向临界应力比未辐照合金提高约25%。随着辐照注量/辐照能量的升高,Ni-51.4at.%Ti合金断裂强度升高,延伸率略有降低。质子辐照后Ni-51.4at.%Ti合金最大可恢复应变随辐照注量/能量升高而降低,由辐照前的4.80%降低至3.60%。随着辐照注量/能量的升高,Ni-51.4at.%Ti合金在马氏体相变内耗峰降低,马氏体本征内耗由辐照前的0.045增加到0.075,提高大约60%。在上述研究基础上,建立了NiTi合金的辐照参量-微观组织结构-马氏体相变-宏观功能特性之间的内在联系:质子辐照在NiTi合金内引入高密度空位型点缺陷、位错、纳米析出相和非晶微区等多类型辐照缺陷,诱使合金形成新的孪晶类型并发生相结构的转变;辐照层内高密度缺陷、成分重新分布和多层结构之间的相互制约,三种因素共同作用造成辐照层相变温度降低,使辐照层和基体层相变分步进行,相变温度区间宽化;缺陷强化和辐照诱发B2母相结构转变共同作用下使合金硬度和弹性模量显著增大,合金内高密度位错等晶体缺陷阻碍孪晶界面和相界面的滑移,使其界面可动性降低导致应变恢复降低,高密度晶体缺陷及界面可动性降低导致马氏体相本征内耗增加。