本论文从约束时效优化Ni₅₁Ti₄₉合金双程形状记忆效应的内在机制出发,系统研究对马氏体相变诱发的双程形状记忆效应有决定性影响的Ni₄Ti₃析出相在不同约束时效工艺下的生长行为及其调控合金双程形状记忆效应的微观机制,以期为Ni–Ti形状记忆合金基于马氏体相变的功能行为调控提供材料制备和工艺优化方面的重要参考。论文工作采用快速凝固工艺制备了Ni₅₁Ti₄₉合金条,采用宏观形状回复率测定并结合微观电子显微表征手段,系统研究并掌握了Ni₄Ti₃析出相随约束时效温度升高与合金B2相基体的共格关系演变过程及其生长行为。基于Ni₄Ti₃析出相的生长机制,利用正交试验法对Ni₅₁Ti₄₉合金的双程形状记忆效应进行了两步约束时效工艺优化。探讨了约束时效时间、应变及应力状态等工艺参数对Ni₅₁Ti₄₉合金双程形状记忆效应的影响规律。研究结果表明,Ni₅₁Ti₄₉合金在425°C下约束时效5 h后,基体中Ni₄Ti₃析出相平均长度为40.6±11.7 nm,由共格转为半共格;在575°C下约束时效5 h后,析出相平均长度为439.3±168.4 nm,完全脱共格。约束时效Ni₅₁Ti₄₉合金中拉、压应力侧的Ni₄Ti₃析出相长度均服从对数正态分布规律,其中压应力侧的析出相平均长度略大于拉应力侧。随着时效温度升高,Ni₄Ti₃析出相的平均长度呈线性增长,平均宽度和析出相间距呈指数递增,体积分数逐渐降低,长宽比先增大后减小。正交实验结果发现,两步时效中不同工艺参数对合金最终的双程形状记忆回复率的影响作用从高到低依次为:第一步时效温度>第一步时效时间>第二步时效时间>第二步时效温度。经优化的两步约束时效工艺为:450°C/1 h+250°C/40 h。通过改变约束时效应变、时间和应力状态发现,增大约束应变导致Ni₅₁Ti₄₉合金形状回复率显著降低;延长时效时间对形状回复率无显著影响;在约束时效前进行无应力时效时,无应力时效时间越长、温度越高,则合金形状回复率越小;对约束时效后的合金反向约束时效使形状回复率显著降低。