高富Ni含量NiTi合金因力学性能优异且抗腐蚀性能突出,在多种严苛服役条件下具有很大应用潜力。但目前因缺少马氏体相变诱发的形状记忆效应等相关研究,使其作为智能材料在驱动器件当中的应用严重受限。针对这一现状,本文系统研究了不同高富Ni含量NiTi合金成分及其热-力过程中Ni4Ti3相析出行为,并进一步探索了Ni4Ti3相生长行为对合金马氏体相变及由此引发的双程形状记忆效应的影响规律和微观机制,为深化NiTi合金相变微观机制理论和拓展富Ni成分NiTi合金应用提供了基础理论参考。本文以快速凝固工艺制备不同成分的NiTi合金条片并利用约束时效进行双程形状记忆效应“训练”,通过双程形状记忆效应回复率测定、热分析以及微观结构表征,揭示了Ni4Ti3相在不同约束时效工艺和合金成分下的生长行为,掌握以上关键参数对合金马氏体相变及双程形状记忆效应的影响规律,并基于经典Eshelby理论,探讨了具有不同空间构造的Ni4Ti3相在合金基体中引入的共格应变场对双程形状记忆效应作用机制。研究结果表明,相同的中高温时效工艺下,随着NiTi合金中Ni含量的升高,Ni4Ti3相密度增大,但尺寸无显著差异,双程形状记忆效应随之减弱。其中,在450℃时效3h的Ni52Ti48合金呈现了最优越的双程形状记忆效应。在中温短时与低温长时结合的两步约束时效后,Ni53Ti47合金的双程形状记忆效应得到全面的提高,同时也提升了Ni54Ti46合金0℃以上的双程形状记忆效应,但其完全马氏体状态下的双程形状记忆效应减弱。Ni53Ti47合金和Ni54Ti46合金在低温约束时效的初期表现出反常双程形状记忆效应,随着时效时间的延长和时效温度的升高,NiTi合金的反常双程形状记忆效应逐渐减弱并转变为正常双程形状记忆效应。在相同低温约束时效工艺下,随着NiTi合金Ni含量升高,合金反常双程形状记忆效应呈减弱趋势。通过Eshelby理论计算得到单个Ni4Ti3颗粒[111]B2方向上的εxx应变表现为拉伸应变,且随着距离相界面距离的增大呈现为先增加后降低的趋势,而[1（?）0]B2方向上的εxx应变为压缩应变,随着距离的增大应变迅速降低。多个平行排列的Ni4Ti3颗粒所产生的叠加应变场与其尺寸和密度所决定的空间构造密切相关并最终决定合金的双程形状记忆效应强弱。总体而言,随着合金内部的平均应变和0.5%以上的应变面积分数增大其双程形状记忆效应呈现增强趋势。