NiTi基形状记忆合金(SMA)具有优异的形状记忆效应(SME)、伪弹性(PE)和高阻尼等性能,因此在机械、生物医学和空间技术领域具有巨大的应用潜力。NiTi记忆合金的形状记忆效应与可逆的马氏体相变有关,其单程和双程记忆效应已被系统研究,并得到广泛应用。基于形状记忆效应在驱动方面的应用,本文系统地研究了NiTi记忆合金薄带的四程形状记忆效应;其次深入研究了形状记忆合金弹簧单独作为驱动元件的最佳处理工艺及其驱动特性。主要研究内容及结果如下:本文通过甩带方法制备了NiTi记忆合金薄带,其经过退火处理和预变形处理后,薄带样品在加热和冷却过程中呈现四程形状记忆效应。我们采用SEM和TEM研究了薄带的微观组织结构,利用万能拉伸实验机测试了薄带的力学性能,利用DSC研究了预变形前后NiTi记忆合金薄带的马氏体相变行为。发现采用快速凝固甩带技术制备的NiTi记忆合金薄带呈现出两侧晶粒尺寸不一致,马氏体相变不同步的特征,并且铜轮转速越低,得到的薄带样品越厚,薄带样品在变温过程中因相变发生弯曲的曲率越大。基于此实验结果,我们对NiTi记忆合金薄带的四程形状记忆效应的机制进行了分析。薄带材料两侧的晶粒尺寸不同,经拉伸预变形处理后,两侧的相变温度差异更加明显,使得在加热或冷却过程中,薄带两侧发生不同步的相变行为,表现出四程形状记忆效应。通过对不同丝材直径(0.6,0.8,1,1.5 mm)、不同弹簧内径(3.5,4,4.5,5,6 mm)及经不同热处理工艺处理的NiTi记忆合金弹簧的研究,发现丝材直径d为1.5 mm,弹簧内径D为4.5 mm,经500℃定型处理20 min所得到的SMA弹簧的单程回复应变最高。其次,由于SMA弹簧在变形过程中马氏体再取向不断引入位错,阻碍马氏体向母相的转变,导致随循环次数的增加单程记忆效应下降,使SMA弹簧的回复应变在起初的循环测试过程中迅速下降,随着循环次数的进一步增加,位错密度达到一定的饱和,SMA弹簧的回复应变几乎保持恒定。