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形状记忆合金是一类对应力和温度敏感的金属智能材料,同时具有响应和驱动的功能,因此受到广泛的关注。形状记忆合金发展至今,其中应用价值较高的三个合金体系分别是Ni-Ti基、部分Cu基以及Fe基记忆合金。Ni-Ti基记忆合金凭借优异的形状记忆效应、超弹性、高阻尼性和生物相容性等性能应用于诸多领域,但其高昂的制造成本限制了自身的发展。Cu基记忆合金凭借成本低廉、易加工以及优良的导电性等优点,也一直是形状记忆合金领域的研究热门之一。然而,高各向异性因子与大晶粒尺寸所导致的多晶脆性严重地限制了 Cu基形状记忆合金的发展与应用。本课题组通过合金化在Cu-Al-Mn和Cu-Mn-Ga基记忆合金中引入纳米相,促使铸态合金在高温退火时即可发生晶粒异常长大,并获得数厘米的单晶合金,经过课题组前期大量的研究发现,Cu-Al-Mn基和Cu-Mn-Ga-Fe合金中所发生的的晶粒异常长大与铸态合金中存在的纳米相密切相关。当合金在高温热处理时,这些纳米相会固溶回母相,由于纳米相与母相界面处存在大量的缺陷,因此固溶过程会造成母相晶粒内存在取向差异,为个别晶粒的异常长大提供驱动力。本文基于上述研究思路以Cu-Zn-Sn基记忆合金为研究对象,通过合金成分的优化设计,成功制备了厘米尺寸的Cu-Zn-Sn-Fe、Cu-Zn-Sn-Fe-Mn和Cu-Zn-Sn-Fe-B三种Cu-Zn-Sn基形状记忆单晶,并详细研究了单晶的微观组织结构、可逆马氏体相变行为、形状记忆效应和超弹性等功能特性。本文的研究结果主要有以下几方面:（1）通过合金成分的优化设计制备了厘米尺寸的Cu65-xZn18.5+xSn14Fe2.5（x=0,0.5,1,1.5,2.5）（wt.%）单晶合金,其中x=0时,单晶为马氏体结构与奥氏体结构并存;x=0.5,1,1.5,2.5时,单晶均为奥氏体结构。Cu-Zn-Sn-Fe单晶合金的相变特征温度随着Zn含量的提高而逐渐降低,直至Zn含量为21 wt.%时,可逆马氏体相变消失。单晶的功能特性研究结果显示,Cu65Zn18.5Sn14Fe2.5单晶合金在预应变为4%-7%时,分别具有3.34%、4.28%、5.39%和6.14%的形状记忆效应以及1 00%形状回复率,由此可见该单晶具有优异的形状记忆效应;取向接近[311]的Cu64.5Zn19Sn14Fe2.5单晶合金和取向接近[421]的Cu64Zn19.5Sn14Fe2.5单晶合金均具有5%的完全超弹性;Cu62.5Zn21Sn14Fe2.5单晶合金在取向接近[401]时,具有11%的完全超弹性,表现出优异的超弹性;而Cu63.5Zn20Sn14Fe2.5单晶合金未能表现出超弹性,这可能与其单晶取向有关。（2）在Cu-Zn-Sn-Fe记忆合金的基础上,进一步合金化Mn制备了厘米尺寸的 Cu65.5xZn16+xSn14Fe2.5Mn2（x=0,1.5,2,2.5,3）（wt.%）单晶合金,其中 x=0 时,单晶具有马氏体结构与奥氏体结构并存的微观组织;x=1.5,2,2.5,3时,单晶均为奥氏体结构。Cu-Zn-Sn-Fe-Mn单晶合金的相变特征温度同样随着Zn含量的提高而逐渐降低,直至Zn含量为19wt.%时,可逆马氏体相变消失。同时,Mn的引入可降低单晶合金的相变特征温度。单晶的功能特性研究结果显示,Cu65.5Zn16Sn14Fe2.5Mn2单晶合金在预应变为8%时,拥有6.5%的形状记忆效应和100%的形状回复率;取向接近[123]的Cu64Zn17.5Sn14Fe2.5Mn2单晶合金拥有6%的完全超弹性;取向接近[441]的Cu63.5Zn18Sn14Fe2.5Mn2单晶合金拥有10%的完全超弹性;取向接近[140]的Cu63Zn18.5Sn14Fe2.5Mn2单晶合金和取向接近[403]的Cu62.5Zn19Sn14Fe2.5Mn2 单晶合金均具有 9%的完全超弹性。Cu63.5Zn18Sn14Fe2.5Mn2、Cu63Zn18.5Sn14Fe2.5Mn2以及Cu62.5Zn19Sn14Fe2.5Mn2单晶合金均表现出优异的超弹性。（3）Cu66.3Zn16Sn15Fe2.5B0.2 和 Cu63.8Zn1 9.5Sn14Fe2.5B0.2（wt.%）铸态合金经高温退火处理后均可得到尺寸为Φ14 mm × 25 mm左右的单晶。其中,Cu66.3Zn16Sn15Fe2.5B0.2 单晶合金的微观组织是马氏体相,Cu63.8Zn19.5Sn14Fe2.5B0.2单晶合金的微观组织是奥氏体相。通过压缩测试发现,Cu66.3Zn16Sn15Fe2.5B0.2单晶合金在预应变为4%-6%、8%时的形状回复率近乎均为0,结果证实该单晶热稳定较差,故该单晶不具有形状记忆效应。Cu63.8Zn19.5Sn14Fe2.5B0.2单晶合金未能表现出超弹性,这可能与其单晶取向有关。