β-型钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、模量低、形状记忆效应、超弹性和生物相容性好等优良性能而被广泛应用。本文主要采用原位同步辐射X射线衍射技术研究β-型钛合金的力学行为及其形变机制,为合金性能分析和设计提供新思路。论文得到的主要研究结果如下:Ti-24Nb-4Zr-8Sn多晶合金在室温下为β相,合金在单轴压缩循环加卸载弹性形变中{110}β衍射峰半高宽呈现了卸载增加和加载减小的新奇特性,这主要是由于合金在压缩过程中产生了不可逆应力诱发ω相,新相与基体在模量上的较大差异导致了两相基本重合的(110)β和(1120)ω衍射峰在应力作用下不同的晶格应变,从而出现了合金衍射峰卸载变宽加载变窄的特性。温轧态Ti-30Zr-10Nb合金在室温下呈β相,合金在拉伸过程中呈现“双屈服”现象。合金在第一个屈服阶段加工硬化率较大,主要归因于合金中发生了应力诱发马氏体相变和马氏体与基体的弹性相互作用。第二个屈服阶段拉伸应变较大(～13.5%)且加工硬化率极低,这主要归因于合金中发生了可逆的马氏体再取向,其特点是在加载方向出现了(110)α"射峰,马氏体的再取向过程伴随着～23°的晶格旋转,并且[110]α"转向了拉伸方向。温轧态Ti-30Zr-10b合金经500℃/0.5 h热处理后具有α"+β双相结构,并且具有形状记忆效应,其可回复应变为～3.15%。合金在拉伸过程中呈现“双屈服”现象,在第一个屈服阶段加工硬化率较大且呈现波浪状变化,这主要归因于在此阶段合金中发生了应力诱发马氏体相变、马氏体再取向和弹性形变,三个过程的相互作用导致了合金加工硬化率的波动变化。第二个屈服阶段中合金加载方向出现了(110)α"衍射峰,伴随着晶格扭转的马氏体再取向和马氏体弹性形变导致了加工硬化率不断降低。温轧态Ti-30Zr-9Nb合金拉伸形变具有“双屈服”的力学特性,轧制方向、垂直方向和45°方向三种样品的延伸率分别为15.4%、17.1%和21.1%。三种样品的原位同步辐射研究表明合金的应力诱发马氏体相变过程具有各向异性,在第二个屈服阶段,轧制方向和45°方向样品发生了马氏体相变和再取向,垂直方向样品则只发生了马氏体再取向。值得注意的是45°方向和垂直方向样品在加载方向分别出现了(110)α"和(111)α"射峰,从而导致其相对较大的延伸率。三种样品同时还具有超弹性,在卸载过程中发生了马氏体逆相变,并且45°方向样品在卸载过程中发生了马氏体再取向,即(111)α"衍射峰出现并且强度逐渐增加。本文对β钛合金的力学性能和形变机制进行了研究,为马氏体相变和再取向对钛合金力学性能的影响提供了有力的证明,为后续钛合金力学性能和加工性能的提升提供理论和实验依据。