NiTi形状记忆合金的超弹性、形状记忆效应、良好的耐腐蚀性和与人体骨骼接近的杨氏模量等优异性质使它成为生物医用、工业和日常生活等领域的重要材料。NiTi合金力学性能的优异性是因为在外界应力或温度场作用下材料内部发生的可回复马氏体相变。作为具有典型热弹性马氏体相变特征的重要材料之一，研究多晶NiTi合金系统在外界应力作用下的马氏体相变行为具有重要的理论价值和实际应用意义。本文利用先进的基于扫描电镜的背散射电子衍射技术，对外力作用下多晶NiTi合金中马氏体相变的晶体学行为进行了原位研究并取得了以下成果： (1)发展了一系列扫描电镜中原位拉伸、压缩和弯曲变形过程中显微结构和力学性能相关性研究的实验方法和实验技术。这些技术和装置可较广泛的应用于块体材料的弹-塑性转变的晶体学特征研究。 (2)用单表面迹线分析法结合定量的相变晶体学计算发现，在外界单轴应力作用下单个晶粒内马氏体变体与外界应力的关系符合Schmid定律。 (3)发现多晶NiTi合金中相邻晶粒间的马氏体形核行为满足协作-催化效应；阐明了单轴拉伸过程中宏观非均匀马氏体相变带(又称Luders带)的形成和传播的晶体学机制。Luders带与应力方向的切变角会随样品局部晶粒取向分布的变化而变化；在单轴拉伸过程中，Luders带容易在具有较强织构的多晶NiTi合金中形成，而在位错密集的冷轧样品和低温退火样品以及压缩变形的NiTi合金中则不容易形成Luders带。 (4)结合NiTi管状样品单轴拉伸．压缩过程中的力学行为和马氏体相变晶体学理论阐明了多晶NiTi合金中马氏体相变的临界应力、相变应变和应力滞后在拉-压应力下所表现出的非对称行为与材料的晶体取向分布密切相关；根据拉应力和压应力的Schmid因子和相变应变值的分布可以将晶体学取向空间分别划分为两个区域。晶体取向分布在同一区域具有相同的拉．压非对称行为。 (5)NiTi带状样品的纯弯曲实验表明，材料容易在拉应力下形核；拉-压应力下的非对称马氏体相变行为使得应力为零的中线向受压应力一侧移动。EBSD研究表明弯曲变形中的非对称马氏体相变是由样品的晶粒取向决定的。 (6)利用发展的原位变形技术和马氏体相变晶体学理论，成功的研究了医用NiTi周边血管支架在复杂应力下的马氏体相变行为。解决了有限元模拟和X射线衍射等技术所不能解决的问题，为直接研究器件变形过程中的弹．塑性转变行为(应力诱发马氏体相变、滑移和晶粒转动等)提供了新技术和新方法。