Fe-Mn-Si系形状记忆合金由于其原料便宜、强度高、热机械加工性好、相变点高、热滞大,常温下可进行扩径并保存使用,因此,该类记忆合金有着较大的工程使用价值,近年来受到国内外研究者的特别关注,目前已有在石油、化工以及机械行业中应用的报道。不经特殊处理的多晶Fe-Mn-Si系形状记忆合金的形状记忆效应较差,可恢复变形量不高,约2%~3%左右,阻碍了在工业上的推广应用。在总结国内外众多学者的研究基础之上,本文提出了一种新的提高Fe-Mn-Si系形状记忆合金记忆效应的构想——通过形变时效的方法控制第二相方向性的析出来提高合金的形状记忆效应,即先形变使合金在时效前形成有方向的γ/ε界面和层错,再时效时使第二相定向析出,由于第二相粒子对奥氏体晶粒的区域化分割作用和对应力诱发马氏体长大的阻碍作用,将有可能在这些被第二相分割的区域内获得薄片状的应力诱发ε马氏体,实现多晶Fe-Mn-Si系记忆合金具有良好形状记忆效应的条件。重点研究了形变时效以及碳含量对Fe-Mn-Si-Cr-Ni系合金中NbC和Cr2 3 C6第二相方向性析出,及其对形状记忆效应和回复应力的影响,并通过TEM、SEM分析了形变时效对第二相析出的数量、大小以及方向性的影响,及其提高合金形状记忆效应及回复应力的机制。得到的主要结论如下:形变时效既能显著提高Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金的形状记忆效应,又能提高合金的回复应力。Fe15.2Mn5.01Si8.14Cr4.20Ni0.12C合金的最佳形变时效工艺参数为:时效前10%室温形变+时效800℃×180min。经此工艺参数形变时效后,合金在预变形5%时,其形状回复率为89%,约束加热回复后冷却到室温时产生的回复应力可达264Mpa。形变时效显著提高Fe-Mn-Si-Cr-Ni基合金形状记忆效应的机制在于合金形变时效后定向析出了大量的第二相。这种定向析出的第二相一方面可以强化奥氏体基体,抑制合金的塑性变形;另一方面由于其对奥氏体晶粒的分割和对应力诱发马氏体长大的阻碍作用,使合金同一晶粒内能获得单一方向薄片状的应力诱发ε马氏体变体,从而提高了ε马氏体的逆转变性。微观分析发现Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C合金形变时效后析出的第二相数量更多、粒径更小,且第二相呈现出较好的方向性。对含C合金进行形变后再时效,基体内析出了大量的第二相Cr2 3 C6 ,其中含碳量为0.12%的合金内析出的第二相不但粒径小、数量多,且方向性较好;而含碳量为0.18%的合金内析出的第二相粒子虽然数量较多,但尺寸不均匀、粒径较大,且方形性差。由Orowan机制可知, Cr2 3 C6数量的增加和粒径的减小都有助于奥氏体基体的强化,进而提高合金的形状记忆效应及回复应力。对于添加了Nb元素的Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Nb-C合金,虽然析出的NbC的方向性不如上述Cr2 3 C6明显,但形变时效同样显著提高了合金的记忆效应与回复应力。NbC析出方向性不明显是由于Nb和C元素的加入较低,第二相析出的数量较少所致。上述研究将为开发少或免训练、可恢复变形量高的新型FeMnSi基合金提供一种新的研究思路和制备技术,为其应用奠定理论基础。