近年来,学者基于应变匹配概念(相变应变匹配弹性应变),利用Nb与TiNi共晶反应原位获得片层组织,并进一步通过单向大变形技术制备出Nb纳米线/TiNi复合材料,在TiNi基体中实现了纳米线的超大弹性应变,获得高性能复合材料。但可与TiNi发生共晶反应的体系有限,且共晶反应的两组元体积分数难以改变。为突破此限制,我们在本文中通过非原位方法(叠轧和拔丝)制备出不同含Nb量(Nb和TiNi的体积比为:1:2,1:1和2:1)的多层Nb纳米片/TiNi记忆合金复合材料,并对复合材料的微观组织、力学性能及微观变形行为进行了研究。结果表明,叠轧获得的板材中Nb与TiNi界面结合良好,随着叠轧次数增加,Nb片层厚度逐渐减小,复合材料屈服强度逐渐升高。对于Nb体积分数为33%的复合材料,其二次、三次叠轧板在拔丝变形后依然能够保持完整片层结构,Nb片层厚度均在100 nm以下,宽厚比超过1000:1。经过退火处理后,其平台应力最高分别可达1010 MPa和1150 MPa,垂直于拉伸轴方向上纳米片Nb-(110)晶面的晶格应变分别可达2.43%和3.15%。在经过四次叠轧拔丝获得的复合材料中,Nb形态为纳米带状,厚度约为40 nm,宽厚比约为10:1,其平台应力可达2000 MPa以上,垂直于拉伸轴方向上纳米片Nb-(110)晶面的晶格应变可达4.61%。对于含Nb体积分数50%的复合材料,在经过三次叠轧和拔丝变形后,Nb纳米片厚度约60nm,宽厚比超过2000:1。经过退火处理后,其平台应力最高可达1750 MPa,垂直于拉伸轴方向上纳米片Nb-(110)晶面的晶格应变可达3.22%;经过四次叠轧和拔丝变形后,Nb纳米片厚度约为40 nm,宽厚比超过3000:1,其平台应力可达2100 MPa以上,垂直于拉伸轴方向上纳米片Nb-(110)晶面的晶格应变可达3.76%。随后,以TiNi/Nb/Mo/Nb作为重复单元,采用累积叠轧和拔丝变形手段制备了多增强组元的TiNi/Nb/Mo复合丝材。丝材在冷拔变形后依然能够保持完整的单元结构,且Nb、Mo片层厚度均达到50 nm以下。退火处理后,丝材的平台应力可达1350 MPa,垂直于拉伸方向上Mo-(110)和Nb-(110)晶面的晶格应变分别为2.96%和2.61%,证实了在多组元增强的TiNi基复合材料中,弹性应变可在不同的非相变组元之间传递。此外,在拉伸过程中Mo纳米片最高可承担9.48 GPa的应力,且以4.4%的体积分数承担了约31%的载荷,展现了优异的承载能力。