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本文根据“多相构成，功能分担”的Nb-Ni-Ti渗氢合金设计理念，选择了19种成分的Nb-Ni-Ti三元合金进行配制熔炼，利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等手段分析了Nb-Ni-Ti三元合金铸态组织与结构，研究了Nb-Ni-Ti合金铸态组织随合金成分的变化规律，从而获得了理想渗氢合金组织构成的成分范围。利用Bridgman定向凝固装置对Nb19Ni41Ti40合金进行不同抽拉速度下的定向凝固实验，研究其在近平衡凝固条件下的定向凝固生长形貌。选择了8种成分的Nb-Ni-Ti合金进行不同条件下的渗氢实验，分析了Nb-Ni-Ti三元合金的渗氢机理与氢脆机理。不同类型成分的Nb-Ni-Ti合金铸态组织的相组成与相体积分数随成分的变化规律不同。得出合金成分位于Nb-NiTi伪二元系统中，并且Nb原子百分含量大于19at.%时，合金由初生相α（Nb）固溶体和二元共晶组织[α（Nb）+NiTi]构成，是Nb-Ni-Ti合金渗氢的理想成分范围。Nb19Ni41Ti40合金定向凝固实验结果表明，抽拉速度为5μm/s以下时可以获得平界面二元共晶组织定向生长形貌，证明了该成分即为组织完全由二元共晶组织[α（Nb）+NiTi]构成的合金共晶点成分。当抽拉速度为3μm/s时共晶组织中α（Nb）固溶体体积分数最高，随着抽拉速度的增加，共晶间距明显减小。成分为Nb19Ni41Ti40、Nb22Ni39Ti39、Nb24Ni38Ti38和Nb30Ni35Ti35四种成分合金能够进行持续的渗氢实验，没有发现氢脆断裂现象。Nb25Ni30Ti45、Nb25Ni35Ti40、Nb25Ni40Ti35和Nb25Ni45Ti30组织中含有脆性相NiTi2金属间化合物，这些成分的合金膜在渗氢实验过程中产生氢脆。通过渗氢实验验证了α（Nb）固溶体和二元共晶[α（Nb）+NiTi]作为理想渗氢合金组织构成的正确性。渗氢实验结果表明，氢气通过膜片的流量（J·L）与膜片上下游压力平方根之差(Pu0.5–Pd0.5)能够保持较好的线性关系；Nb-Ni-Ti合金的氢渗透率随合金成分中Nb的含量以及膜片温度的增加而增加，拟合得出不同成分下Nb-Ni-Ti三元合金氢渗透率与温度的关系方程。Nb30Ni35Ti35合金在673K的温度下得到的氢渗透率与纯Pd在该温度下相当。但温度较低时，本实验获得的Nb-Ni-Ti合金的氢渗透率都低于纯Pd。Nb-Ni-Ti合金的氢渗透过程遵循溶解扩散过程，经历了溶解吸附、原子扩散和解吸的三大过程。Nb-Ni-Ti合金氢脆断裂属于穿晶解理断裂。氢化物在固溶体内部析出降低原子间作用力以及氢吸附裂纹尖端降低金属的断裂强度都导致了合金薄膜产生氢脆。