环保和可持续发展是制冷技术不可阻挡的趋势,基于形状记忆合金热弹性马氏体相变的的弹热制冷技术,是最具开发潜力的制冷新技术。合金成分是影响热弹性马氏体相变及其宏观功能特性的重要因素,因此,成分优化设计是得到性能优异的弹热材料的重要方法。β-Ti合金是目前广泛研究的一类形状记忆合金,具有优异的超弹性性能,本文利用以密度泛函理论为基础的的第一性原理平面波赝势法,系统研究了不同合金成分Ti Ni基和Ti Zr基合金的相形成能及电子结构,阐明了合金成分及外加应力对合金马氏体相变及宏观应变特性的影响规律。本论文通过对Ti Ni合金B2和B19’相,添加不同含量Pd的Ti50Ni50-x Pdx合金的B2和B19相的晶格常数、形成能、态密度进行计算研究发现,随着Ni含量的增加,Ti Ni合金B2相晶格常数(6(60减小,B2和B19’相形成能差先增大后减小,在费米能级附近,Ti-50at.%Ni合金的B2相态密度值最高,B19’相态密度值最低。随着Pd含量的增加,B2相和B19相的晶格常数均近线性增加,B2相和B19相的形成能均降低,Pd的添加显著提高B2和B19两相的相稳定性,B2和B19两相形成能差增大,相变温度升高。随着应力的增加,Ti Ni和Ti Ni Pd合金的自由能差均减小,在相同的应力下,Ti-43.75at.%Ni和Ti50Ni25Pd25合金的自由能差变化大,表明这两种合金的相变温度对应力敏感性高,dσ/d T大。Ti Ni合金在一定的应力作用下会诱导发生马氏体相变从而产生超弹性,论文采用唯象理论,通过点阵畸变矩阵计算合金相变应变,Ti-50at.%Ni合金的相变应变大,且沿[355]方向的相变应变最大;Ti Ni Pd合金在[110]p晶向具有最大的相变应变,随着Pd含量的增加,最大主晶格应变η3减小,最大相变应变减小。Ti Zr合金的β、α’和α"三相晶格常数均随Zr含量增加而线性增大,Ti Zr Nb合金β相和α’相晶格常数均随Nb含量的增加而减小,α"相晶格常数aα"随Nb含量的增加有明显增大,相反,bα"、cα"均为减小趋势。Ti Zr合金的相形成能和态密度计算结果显示,β相的形成能和费米能级附近的态密度值均高于马氏体α’和α"相,β相费米能级附近总态密度值随着Zr含量的增加先减小后增大,其中Ti50Zr50的总态密度值最低,β与α"马氏体相的形成能差在Zr含量为50at.%时为最小。Ti Zr Nb合金α’和α"马氏体相的自由能与费米能级附近总态密度值均低于β相;当Nb含量低于15at.%时,α’的形成能低于α",倾向于发生β→α’马氏体,当Nb含量高于15at.%时,α"的形成能低于α’,倾向于发生β→α"马氏体,稳定马氏体相由α’相变为α"相。随着应力的增加,Ti Zr Nb合金的自由能差均减小,在相同的应力下,含Nb 12.5at.%的合金自由能差变化最大,表明Ti-12.5Zr-12.5Nb合金相变温度对应力敏感性最高,dσ/d T最大。Ti Zr合金β→α"相变的主晶格应变几乎不随Zr含量变化而变化,Ti Zr Nb合金β→α"相变应变在[011]β晶向取得最大值,且在Nb含量增加过程中,该晶向的相变应变先变大后减小,在Nb含量为12.5at.%时取得最大值,在Nb含量高于12.5at.%时,[011]β、[001]β和[111]β晶向的相变应变均随Nb含量增加而减小。