NiTi合金由于其优异的超弹性和形状记忆效应,包括高的应力诱发马氏体相变临界应力（σM）和大的可恢复应变量（ε）,而被广泛应用于生物医用领域。然而,由NiTi合金中有毒Ni离子的逸出导致的过敏、癌变等一系列健康问题引起人们的关注。为了解决这一问题,人们开始从事无Ni的β钛形状记忆合金的研发。β钛形状记忆合金具有优良的生物相容性,但其超弹性和形状记忆效应性能不如NiTi合金,具体表现为低的σM和小的ε。综上所述,无论是NiTi合金还是β钛形状记忆合金都无法同时具有优良的生物相容性、高的σM和大的ε。基于复合材料的设计理念,本文将TiNb合金包覆在NiTi合金外层,制备了TiNb/NiTi复合材料。本文采用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、生物相容性测试、拉伸测试和原位同步辐射（SXRD）等方法,对TiNb/NiTi复合材料的微观组织结构、生物相容性、力学性能以及马氏体相变等进行了系统的研究。主要研究结果如下:通过大变形包套热叠轧辅以485℃退火10 min的热处理工艺,成功制备出了具有良好冶金结合界面的类三明治结构TiNb/NiTi复合材料。复合材料的相组成包括NiTi合金的B2母相、TiNb合金的β母相和α相以及高纯Nb的β相。由于内外层合金再结晶温度的固有差异,最内层NiTi合金B2母相退火后发生了再结晶,平均晶粒尺寸约为64 nm;而最外层TiNb合金没有发生再结晶,并且在β母相基体内存在大量的位错缠结和细小的α析出相。本文对TiNb/NiTi复合材料进行了生物相容性和力学性能评估。生物相容性测试结果表明,TiNb/NiTi复合材料的生物相容性优于NiTi合金。这主要归因于具有优良生物相容性的外层TiNb合金隔绝了内层NiTi合金与细胞的直接接触,避免了有毒Ni离子的大量逸出。拉伸测试结果表明,TiNb/NiTi复合材料在拉伸到4%应变然后卸载过程中呈现出约515 MPa的σM、约4.0%的ε以及0%的残余应变;在单轴拉断过程中呈现出约529 MPa的σM和约6.2%的断裂伸长率。TiNb/NiTi复合材料兼具优良的生物相容性、高的σM和大的ε。本文利用原位同步辐射技术研究了TiNb/NiTi复合材料在拉伸-卸载和单轴拉断这两个过程中的力学行为。拉伸-卸载过程中的SXRD结果表明,TiNb/NiTi复合材料的良好超弹性主要归因于两类不同的完全可逆的应力诱发马氏体相变,即B2?B19′和β?α″相变。除了B2?B19′和β?α″相变外,复合材料在拉伸-卸载过程中的变形机制还涉及β、B2、α″和B19′相的弹性伸长和弹性恢复。单轴拉断过程中的SXRD结果表明,当应变低于1.2%时,β、B2、α″和B19′相弹性伸长,同时分别在0.5-4.2%和0.7-6.2%应变范围内发生了β→α″和B2→B19′应力诱发马氏体相变,复合材料最终在约6.2%应变处断裂。在这一变形过程中,复合材料最外层的TiNb合金在约4.2%应变处可能发生了部分断裂,导致外加应力转移到了最内层的NiTi合金上;最内层NiTi合金中的B2→B19′应力诱发马氏体相变呈现出明显的局域相变特征。