作为非常重要的功能材料,NiTi基形状记忆合金具有良好的形状记忆效应、超弹性以及优异的力学性能,在生物医学、机械电子、航空航天等方面具有重要的应用。目前,对NiTi基形状记忆合金的研究大多集中在常规实验条件下。然而,NiTi基形状记忆合金在实际应用过程中,经常还会处于高速率、动高压、高低温等极端情况,如：盔甲失效、汽车碰撞测试、地震防护、外太空应用等。基于上述原因,本文利用轻气炮、高速拉伸、高低温拉伸装置对NiTi和NiTi形状记忆合金在极端条件下的宏观力学性能、相变行为以及微观组织演化规律进行了系统的研究,主要取得了以下研究成果：NiTi合金受冲击后,合金样品在第一次DSC热循环中除热诱发马氏体吸热峰外还发现了两个应力诱发马氏体吸热峰,表现为三步逆马氏体相变,在第二次热循环中两个应力诱发的马氏体吸热峰消失。冲击之后NiTi合金样品在放热峰上有R相产生,显示马氏体相变由一步相变变为两步相变。在受冲击样品的微观组织中存在大量马氏体孪晶,孪晶类型主要为<011>Ⅱ型和(11-1)Ⅰ型孪晶,并在<011>Ⅱ型孪晶解孪晶区域发现了更为细小的(001)混合型形变孪晶。Ni47Ti44Nb9合金冲击之后,合金样品由最初的{111}<1-10>和{111}<0-11>板织构转变为{111}面织构。此外,在受冲击样品中还出现了较弱的{001}织构,表明样品的可恢复应变减小。在冲击过程中,位错等缺陷最先在β-Nb粒子相周边聚集。p-Nb粒子首先通过自身变形吸收冲击能量,当冲击能量超过p-Nb粒子承载极限时才会使形变过程蔓延至NiTi基体相。随着冲击速率进一步增大到958m/s时,最终在NiTi基体上产生了B2奥氏体相形变孪晶。在NiTi合金不同应变率下的拉伸实验中发现,NiTi合金马氏体解孪晶应力具有明显的正向应变率相关性。10/s应变率下拉伸的样品中存在大量<011>Ⅱ型孪晶的解孪晶区域,而在100/s和1200/s应变率下拉伸的样品中,没有发现解孪晶区域,这表明NiTi合金马氏体孪晶的解孪晶速率应在10/s～100/s之间。在高应变率下(≥10/s)拉伸样品的微观组织中还发现了热引发B2相的存在,表明拉伸应变率增加到一定程度后,拉伸过程将由等温过程变为绝热过程。在NiTi合金不同温度下的拉伸实验中发现,马氏体状态NiTi合金的解孪晶应力、抗拉强度和断裂时的最大应变量均具有明显的温度相关性。在450℃下的拉伸曲线中,当应力值增加到50MPa时,出现了一段长度约为13%的应力平台区,这与高温拉伸过程中触发了动态再结晶过程有关。在450℃下拉伸样品的微观组织中观察到,在<011>Ⅱ型马氏体孪晶上产生了微小的(001)混合型孪晶,它与<011>Ⅱ型孪晶约成60°夹角,<011>Ⅱ型孪晶的解孪晶过程与(001)混合型孪晶的生成过程可以同时进行。与NiTi合金在低温下拉伸曲线不同,在Ni47Ti44Nb9合金低温拉伸曲线中没有出现马氏体解孪晶应力平台。这是由于Nb粒子在低温下由软相变为硬相,对马氏体解孪晶过程产生严重的阻碍作用。在Ni47Ti44Nb9合金的DSC曲线中,只有在450℃下拉伸后的样品中还存在相变峰,在其他温度下拉伸样品的相变峰消失。而NiTi合金在各个温度拉伸后均存在明显的DSC相变峰,这种差异是由于在拉伸过程中,位错会在β-Nb粒子处聚集,对β-Nb粒子起到钉扎作用,使得β-Nb粒子变得更加稳定不易变形,从而阻碍了热循环过程中的相变,导致DSC相变峰消失。而在450℃下拉伸时,因温度较高会消除部分位错,因此对相变的阻碍作用减小。