在低温宽温域呈现高超弹应力（强度）的形状记忆合金,在航空航天等领域有着潜在的应用背景,例如,登月车或火星探测器要求形状记忆合金在-190℃–+60℃范围内服役。然而,现有形状记忆合金难以满足此需求。本文通过调控设计成分,采用熔炼、锻造、拔丝及退火（传统冶金方法）制备了多种低温宽温域NiTi基形状记忆合金及其复合材料,研究了它们的微观组织及在不同温度下的力学性能,获得了在低温宽温域呈现高超弹应力的NiTi基记忆合金。主要研究内容与研究结果如下:本文首先探索对NiTi记忆合金分别掺杂系列合金元素（如Fe、Cr、Mo、Nb及Co等）,采用熔炼、锻造、拔丝及退火制备了系列纳米晶低温NiTi基形状记忆合金（NiTi Fe3、NiTi Cr3、NiTi Fe1Mo2、NiTi Fe2Mo1、NiTi Fe1Cr2、NiTi Fe Cr Mo、NiTiNb3Fe4等）,发现它们的低温温域与超弹应力均优于以往报道的形状记忆合金,且其超弹应力与温度的关系呈“V”型曲线,偏离了热力学克劳修斯-克拉佩龙方程。并初步认为,其高超弹应力源于元素掺杂和纳米晶强化,宽温域源于马氏体相变温度低。为进一步拓宽超弹特性的温域,提出利用相变组元与高应力相变组元之间耦合,实现两组元互增强的设计思想,采用真空热压、锻造获得NiTi/Ni46Ti47Nb3Fe4叠层复合板,再利用拔丝与退火制备了NiTi/高超弹应力Ni46Ti47Nb3Fe4双相变组元复合材料,发现该复合材料在宽温域（-196℃–+180℃）表现为高应力超弹,其温域与超弹应力远优于以往报道的形状记忆合金。本文还针对纳米晶金属因缺乏微观均匀变形机制,而提前塑性失稳或断裂而损失屈服强度的难题,提出利用相变组元的集体原子切变特点为纳米晶金属提供微观均匀变形机制,而提高金属纳米晶强度的设计思路;并利用前面的探索结果,选择Fe（代Ni）、Nb（代Ti）降低NiTi相变温度,使之成为不易相变的纳米晶金属,采用真空热压、锻造、拔丝及退火方法制备了相变NiTi/纳米晶Ni43Ti47Nb3Fe7复合材料丝材,原位同步辐射高能X射线衍射实验证实,在NiTi组元的马氏体相变（点阵切变）作用下,纳米晶Ni43Ti47Nb3Fe7组元展现的晶格应变（弹性应变极限）高达3.4%,是以往报道纳米晶金属的弹性应变极限的2-3倍,证实了相变组元使纳米晶金属实现大弹性应变/强度的设计思想。本文还针对位错滑移基体中纳米线不能再现超弹应变的难题（被喻为“死亡之谷”）,并利用前面的探索结果,选择Fe、Nb降低NiTi相变温度,组成的NiTiNb Fe基体在外载作用下主要发生位错滑移（少量相变）,并采用Nb纳米线与之构成复合材料,采用原位拉伸同步辐射高能XRD检测发现,在NiTiNb Fe基体发生位错滑移（相变量仅为7%）过程中,Nb纳米线展现的晶格应变高达5%,跨越了纳米线难以体现其本征力学性能的“死亡之谷”,使复合材料的强度（2230 MPa）和塑性（17%）优于以往文献报道,为研发高强度高塑性材料提供了新思路。