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本文研究了金属钛、锆、TiAl金属间化合物在不同温度、不同载荷类型条件下的宏观变形行为,并对其变形组织中的孪晶亚结构进行了观察分析。通过把宏观变形行为同微观孪生变形方式相结合,揭示出不同变形条件下钛、锆、TiAl金属间化合物中孪生变形的规律及孪生变形方式对其宏观性能的影响。 对工业纯钛不同温度下进行了拉伸变形,结果显示,随着变形温度从室温降至-196℃,其强度和塑性均呈现出增加的趋势,并且,应力-应变曲线由室温下的抛物线型硬化特征转变为-196℃下的直线型硬化特征,拉伸断口也由室温下的韧窝特征转变为-196℃下的舌状花样。微观变形亚结构观察发现,室温下试样内孪晶数量较少,变形是以|1010|柱面滑移为主,而在-196℃时,试样内已充满了孪晶,大量孪晶相互交错形成栅栏结构,孪生变形方式已成为主要的变形方式。通过对孪生变形特点及马氏体相变特点进行分析、比较,首次提出了“孪生诱发塑性”这一概念,用来解释工业纯钛-196℃下较高的拉伸性能。 对工业纯钛及纯锆不同温度下进行了压缩变形,结果显示,随着温度从400℃降至-196℃,其应力—应变曲线除位置稍有上升外,硬化特征没有发生明显的变化,与此同时,微观组织观察发现,其孪晶数量却不断增加。 对工业纯钛及纯锆在不同温度下进行了冲击试验,结果显示,随着温度升高,其冲击能量（A）和动态断裂韧度(KId)值均不断升高,在达到最大值后,随着温度进一步升高而降低,而微观组织观察结果表明,孪晶随温度的变化趋势同冲击性能随温度的变化趋势相反;因此,在冲击载荷下,孪生变形没有起到有益的作用,相反,孪晶作为一种晶体缺陷,其不利作用加强了:孪晶界面容易萌生裂纹,且为裂纹扩展提供了通道。在-196℃冲击断口上观察到了明显的小平面断裂特征。 对工业纯钛在不同温度下进行了循环变形,结果显示,在-196℃下,其循环应力—应变曲线位于静拉伸应力—应变曲线的上方,表现出明显的循环硬化特征。这一特征同微观组织中的孪晶有直接的联系,随着循环周次增加或循环应变幅增大,孪晶数量增加,相应地循环应力单调上升。在循环变形后试样中发现,孪晶与孪晶、孪晶与位错及孪晶与晶界发生了复杂的交互作用,这对循环硬化有着非常重要的贡献。而在-70℃下进行拉—拉循环变形后,其孪晶数量