形状记忆合金经过长足发展,现今投入使用的已包括Ni-Ti基、Cu基和Fe基形状记忆合金。其中,Cu基形状记忆合金因其低成本和较好的切削加工性而备受关注。传统凝固法制备的Cu基合金一般为多晶结构,不可避免具有多晶脆性,后续的固溶处理还可能会获得更粗大的晶粒,这就进一步加剧了合金的脆性。目前改善多晶脆性的方法通常为细化晶粒、降低母相有序度和制备单晶。本文以制备单晶为目的,通过在Cu-Al-Mn基合金中掺杂能与之发生bcc相分离的第四元素,形成一种独特的铸态微观组织,即包含L21基体相和与之共格的富第四元素的细小析出相。按照此思路所设计的铸态合金在仅经过一次退火后即可发生异常晶粒长大并获得厘米级别的单晶。最终本文制备了 Cu-Al-Mn-Mo、Cu-Al-Mn-Cr和Cu-Al-Mn-W三种具有bcc相分离的形状记忆合金,通过光学、透射电镜、背散射电子衍射和压缩等实验方法,详细研究了合金的微观组织、相变特征和异常长大机理,以及单晶合金的力学性能和功能特性。获得的结论如下:（1）Cu-Al-Mn-Mo的铸态微观组织均包含有序的L21（Cu2AlMn）母相和无序的A2（Mo）析出相,且它们之间相互共格。A2（Mo）纳米相在1173K退火时将会固溶回基体相中,并在晶粒内产生一个连续的取向偏差,而这可能是晶界迁移的关键动力,最终形成厘米级别单晶。Cu-Al-Mn-Mo单晶的力学性能与其在变形方向上的晶体取向密切相关。其中,Cu-14Al-10Mn-1Mo单晶在[210]方向上表现出最优的超弹性,其完全超弹性和超弹性应变分别达11%和6.7%。Cu-11Al-9Mn-1.5Mo单晶在[310]方向上除了具有优异的超弹性,还表现出优异的阻尼特性。而在一些取向上,例如Cu-12Al-8Mn-1.5Mo单晶在[232]方向上则基本没有超弹性。（2）成分为Cu-13.0Al-7.7Mn-0.6Cr的合金在铸态下为L21（Cu2AlMn）基体相和与之相互共格的A2（Cr）纳米相的两相组织。在1173K退火后,合金可通过晶粒异常长大获得厘米级别单晶。其中,A2（Cr）纳米相的固溶是晶粒异常长大的关键。Cu-13.0Al-7.7Mn-0.6Cr单晶具有优秀的超弹性和抗疲劳性:当其沿变形方向的晶体取向接近[100]时,合金展现出8.5%的超弹性应变,完全超弹性应变可达12%,且在经历1200次循环变形后依然表现出完全超弹性,其超弹性应变和临界应力虽微略降低,但其降低速率极其缓慢,因而保留了大部分超弹性应变。（3）成分为Cu-14.2Al-10Mn-0.5W的铸态合金均除了由L21（Cu2AlMn）基体相以及与之相互共格的A2（W）纳米相组成外,还存在着γ1（Cu9Al4）相,该γ1（Cu9Al4）在退火后将会消失,并对晶粒的异常长大没有影响。A2（W）析出相在高温退火将固溶回基体相中,这也是晶粒异常长大发生的关键。Cu-14.2Al-10Mn-0.5W单晶合金具有优异的超弹性和抗疲劳性能。当沿变形方向的晶体取向接近[100]时,合金具有12%的完全超弹性应变,其超弹性应变可达8.5%。合金在5000次循环后仍具有完全超弹性,其超弹性应变和临界应力虽微略降低,但仍保留大部分超弹性应变。