NiTi合金作为一种拥有超弹性和形状记忆效应的新型智能金属材料被广泛应用在土木工程领域,例如减震装置、吸能设备及主动控制装备。金属材料经过退火处理能够有效消除残余应力、细化晶粒、提高断裂韧性、改变体相变化阻力和析出相温度等。通过退火处理方式强化NiTi合金基本力学性能和特有力学性能对于镍钛合金构件的设计使用以及合金退火处理工艺设计具有一定的参考意义。数字图像相关(简称DIC)方法可以对试件表面进行动态、实时、非接触的测量,被成熟广泛应用于高温全场变形、微观变形以及动态裂纹的观测。本文结合数字图像相关方法,研究了不同温度退火后镍钛合金的晶粒尺寸变化、基本力学性能、材料体相转变特性、超弹性性能以及常温和高温环境下断裂力学性能,能够更直观的描述镍钛合金不同温度退火后的力学变形特征。为了研究退火对镍钛合金基本力学性能、微观晶粒及体相转变的影响,对400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃退火处理一小时并炉冷后的镍钛合金板材试件进行单向拉伸实验得到了退火温度对镍钛合金常规力学参数(例如:弹性模量E、泊松比υ、屈服强度、抗拉强度等)。对退火后试件进行了DSC测试得到退火温度对镍钛合金马氏体相变温度、奥氏体相变温度及热滞后等性能的影响。对退火后的镍钛合金板材进行金相显微观察,得到了退火温度对镍钛合金晶粒尺寸和形态的微观影响,并结合Hall-Petch理论解释了退火温度通过影响晶粒尺寸对合金板材屈服强度的影响。通过对垂直板材轧制方向和沿板材轧制方向不退火试件及400℃退火处理试件的力学性能对比,发现低温退火已经可以较好的消除板材由于轧制过程造成的不同取向的力学性能差异。不同温度退火后镍钛合金的基本力学性能的研究结论,为镍钛合金超弹性性能和断裂力学性能的研究提供了实验研究基础。为了研究不同温度退火后镍钛合金板材的超弹性性能,通过对沿三个轧制方向(沿轧制方向、垂直轧制方向和与轧制呈45°方向)加工的不退火试件在实验室温度(17℃)及高温(150℃)环境下的超弹性实验,得到了轧制方向对合金板材的超弹性性能的影响。通过对不同温度退火处理一小时并炉冷后的镍钛合金板材试件在室温(17℃)进行超弹性实验,得到退火温度对镍钛合金板材的超弹性性能的影响。结合DIC方法,得到了退火后镍钛合金板材在整个加载过程中的全场变形信息。为了研究不同温度退火后镍钛合金在常温(19℃)及高温下(150℃)断裂力学性能,不同温度退火处理1小时并炉冷的带张开型(Ⅰ型)裂缝的镍钛合金板材在实验室温度(19℃)和高温(150℃)环境下进行单向拉伸至断裂。利用数字图像相关方法计算得到加载过程中裂缝尖端的全场位移场、应变场等信息,计算得到相应的裂缝尖端的应力强度因子(简称SIF)值。通过对比选取串联加载过程中每一个关键位移点处的变形场信息及裂缝尖端应力强度因子的瞬时值,描述出平面应力状态下带Ⅰ型裂缝镍钛合金在常温及高温条件下应力应变积累及断裂过程。