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Ti-Ta合金塑性好、冷热加工性能优异，是一种极具应用潜力的高温记忆合金，但Ti-Ta合金热循环过程中析出ω相导致相变温度不稳定，成为制约该合金应用和发展的瓶颈。论文采用Zr掺杂抑制ω相析出，提高相变温度稳定性，并利用热机械处理改善形状记忆效应。论文采用X射线衍射分析、透射电子显微分析、扫描电镜观察、示差扫描量热分析、室温拉伸试验等方法系统研究了Zr含量和热机械处理对Ti-Ta-Zr合金微观组织结构、马氏体相变、力学行为和形状记忆效应的影响规律及机制。研究发现，当Zr含量不超过20at%时，Ti70Ta30-xZrx合金冷却时发生β→″马氏体相变，Zr含量增加，相变温度升高；当Zr含量为25at%时，发生β→′马氏体相变。固溶态合金″马氏体变体多呈自协作形态，亚结构主要为(111)型孪晶。Ti70Ta15Zr15合金冷轧后″马氏体变体粗大，多呈交叉形貌，变体内存在高密度缠结位错，经973K、0.5h退火后发生再结晶，″马氏体形态和亚结构接近固溶态合金，变体内部位错密度低且呈规则组态。Ti70Ta30合金热循环过程中析出ω相，相变温度随循环次数增加单调下降，热循环20次后下降达80K。Zr掺杂抑制了ω相析出，提高了相变温度稳定性。Ti70Ta15Zr15合金在最初的5次热循环中相变温度略有下降，下降幅度小于5K，在随后的热循环中，相变温度保持不变，显示了良好的热循环稳定性。Zr含量和热机械处理对Ti70Ta30-xZrx合金的拉伸变形行为有显著影响。当Zr含量为5~15at%时，固溶态合金室温拉伸应力-应变曲线上出现两个明显应力平台，分别对应于″马氏体变体再取向和塑性变形，Zr含量增加平台应力增加；固溶态Ti70Ta30和Ti70Ta10Zr20合金的应力-应变曲线上只出现一个明显的应力平台。Ti70Ta30合金冷轧后经873K和973K退火，应力-应变曲线上出现两个明显的应力平台；Ti70Ta15Zr15合金冷轧后经不低于873K退火，应力-应变曲线出现两个明显的应力平台，类似于固溶态合金，而当退火温度低于873K时，应力-应变曲线上只出现一个应力平台。Zr掺杂和热机械处理提高了Ti-Ta合金的临界滑移应力，改善了形状记忆效应。Zr含量增加，固溶态Ti70Ta30-xZrx合金的可恢复应变先增加后减小，当Zr含量为15at%时达最大值5.6%；Ti70Ta15Zr15合金冷轧后经973K、0.5h退火的可恢复应变达6.7%。