Ti-V-Al作为一种新型形状记忆合金,其密度小的特点符合航天器轻量化的要求,但其力学性能却达不到航天器连接件、紧固件等材料高强度的要求。为了应对这一问题,本文采用掺杂稀土Gd的方法,尝试改善Ti-V-Al记忆合金的力学性能。本文采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、示差扫描量热分析、室温拉伸等方法系统研究Gd含量及热机械处理对Ti-V-Al-Gd合金的组织结构、马氏体相变、力学行为和记忆效应的影响规律。研究发现,Gd元素掺杂有效细化了固溶态合金的晶粒,Gd含量从0到1at.%时,平均晶粒尺寸从大于300μm下降到71μm。当Gd含量达到0.3at.%时,合金中出现了正交结构的第二相Gd₃（Ti,V）,并在Gd含量进一步增加时,沿着晶界分布。固溶态（Ti-13V-3Al）_100-x00-x Gd_x合金基体在室温下均为α"马氏体。马氏体间属于孪晶关系,变体内亚结构为（111）I型孪晶。Gd含量增加时,α"马氏体的亚结构没有改变,马氏体板条宽度减小,马氏体逆转变温度逐渐降低。冷轧态（Ti-13V-3Al）_99.7Gd_0.3合金室温下为α"马氏体。经650℃退火后,合金由α"马氏体、α相及少量的β相和ω相组成。随着退火温度的升高,α相、β相和ω相减少,退火温度达到800℃时,基体完全由"马氏体组成。退火温度升高时,马氏体逆转变温度逐渐升高。Gd的掺杂有效提高了Ti-V-Al合金的力学性能,随Gd含量的增加,屈服强度和延伸率先增加后减小。在Gd含量为0.3at.%时屈服强度和拉伸强度分别达到606.8MPa,925.36MPa,分别提高17.1%,15.7%。当Gd含量为0.1at.%时,延伸率达到20.45%,提高46.5%。随Gd含量的增加,固溶态（Ti-13V-3Al）_100-x00-x Gd_x合金的形状记忆效应先增加后减小,预应变为6%时（Ti-13V-3Al）_99.7Gd_0.3合金可恢复应变达到4.9%。随着退火温度的升高,合金的屈服强度逐渐降低,延伸率逐渐升高。700℃退火后（Ti-13V-3Al）_99.7Gd_0.3合金的记忆效应进一步提高,可恢复应变达5.0%,回复率达83.33%。