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本文利用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、差示扫描量热分析仪和微机控制电子万能试验机等仪器设备系统研究了不同热处理工艺对Ti-51.1Ni合金室温组成相、相变行为、显微组织及力学行为的影响规律。结果表明:室温下,退火态Ti-51.1Ni合金由马氏体相M（马氏体B19ˊ,单斜结构）和母相A（母相B2,CsCl型结构）组成;300600℃保温150h时效态Ti-51.1Ni合金由母相A、马氏体M及Ti3Ni4析出相组成。随退火温度升高,Ti-51.1Ni合金在冷却时相变类型由A→R→M型向A→M型转变（R-R相,菱方结构）,加热时相变类型由R→A型向M→R→A型再向M→A型转变;R相变温度和R相变热滞变化很小,M相变温度先升高后趋于稳定,M相变热滞急剧降低。随时效温度升高和时效时间延长,300℃时效态Ti-51.1Ni合金冷却/加热相变类型为A→R/R→A;400℃时效态合金冷却/加热相变类型由最开始的A→R/R→A型转变向A→R→M/M→R→A型转变;500℃时效态合金在冷却/加热时的相变类型不发生变化,仅存在A→R→M/M→A型转变;600℃时效态合金相变类型为A→M/M→A;600℃时效态合金M相变温度急剧下降至0℃以下;300、400℃时效态合金的R相变热滞较小（均在10℃以下）。随退火温度升高,Ti-51.1Ni合金经历回复、再结晶、晶粒长大过程,合金显微组织由低温热处理下纤维状逐渐转变为较高温热处理下的等轴晶粒状。随时效温度升高和时效时间延长,合金中Ti3Ni4析出相的形貌由细小颗粒状逐渐向椭圆薄片状转变,接着向透镜状转变,最终向粗片状转变。Ti-51.1Ni合金经350550℃退火处理后的抗拉强度大于600700℃退火态合金,400℃时效态合金抗拉强度大于300、500、600℃时效态合金,650℃退火态合金和600℃/tag=5h时效态合金均具有最大的延伸率,分别为77.8%和69.75%。在一次拉伸状态下,350℃和600℃以上温度退火态Ti-51.1Ni合金呈超弹性,400550℃退火态合金呈形状记忆效应;300℃和400℃/tag=1h时效态合金呈超弹性,400℃/tag=550h、500℃600℃/tag=150h时效态合金呈形状记忆效应。随变形温度Td升高,400600℃退火态Ti-51.1Ni合金的形状记忆行为由形状记忆效应向超弹性转变,当Td为-20℃和0℃时合金呈形状记忆效应,Td为25℃时合金呈形状记忆效应+超弹性,Td超过25℃后合金呈超弹性;当Td超过25℃,700℃退火态合金的形状记忆性能弱化。随应力-应变循环次数增加,350℃退火态合金和300℃、400℃/tag=1h时效态合金具有稳定的超弹性,500℃退火态合金具有稳定的形状记忆效应,400℃/tag=510h时效态合金呈形状记忆效应,400℃/tag=20h和500℃/tag=150h、600℃/tag=120h时效态合金逐渐由形状记忆效应向超弹性转变。