形状记忆合金具有驱动方式简单、安全、可靠和变形量大等特点，本文通过对各类形状记忆合金特性的分析和比较，初步选择了CuZnAl和TiNi形状记忆合金作为研究对象，研究了不同的热处理工艺对其形变性能和形状记忆效应的影响；并最终选择了TiNi形状记忆合金来设计并制备一种具有‘核壳结构’的水泥基智能堵漏材料，以解决钻井过程中遇到的裂缝性、溶洞性等恶性漏失。 对CuZnAl和TiNi形状记忆合金进行不同的热处理，通过测定其形变性能和观察内部结构变化，研究了热处理对其形变性能、晶体结构和相变过程的影响。实验结果表明：TiNi合金比CuZnAl合金具有更好的形变性能和形状记忆效应，这是因为TiNi合金和CuZnAl合金产生形状记忆效应的机制相同，都是源于热弹性马氏体的相变，但其相变方式和过程不同(TiNi形状记忆合金的相变：体心立方→无公度相→菱方R相→单斜B19；CuZnAl形状记忆合金的相变：体心立方(β2、DO3或Lα1)→单斜9R或18R相变)；热处理温度过高或过低，都不利于形状记忆合金的形变性能，CuZnAl和TiNi合金的最佳固溶温度分别为800℃和500℃；淬火介质和淬火方式的不同影响形状记忆合金的形变性能。 用自制的直线校直器和角度训练仪对TiNi形状记忆合金丝进行500℃高温直线定型后进行形状记忆训练，来测定合金的形状记忆效应。实验结果表明：当淬火介质为沸油、沸水、冷油、冷水时，合金的形状回复率依次下降；在热与应变循环中，随训练次数的增加，合金形状恢复率先急剧下降，后缓慢下降并趋于稳定，这是由于训练过程中因位错滑移的积累而引起的马氏体稳定化造成的。 把定型好的TiNi形状记忆合金丝制备成长宽基本相同的螺旋状，通过粘结剂的喷洒和在水泥基材料中的滚动，制备出水泥基智能堵漏材料。通过外观测定和具体实验过程，确定了制备堵漏材料的最佳粘结剂：5％的聚乙烯醇水溶液。 用手动石灰土无测限压力仪、秒表分别测量了水泥基智能堵漏材料的筒压强度和灵敏性，用扫描电子显微镜观察了其界面结构。实验结果表明：养护两天的筒压强度均高于养护一天的筒压强度，用含有40％膨润土的水泥基体材料制备的堵漏材料具有较高的筒压强度，性能较好；该堵漏材料对外界环境的响应速度较快，接触到外界环境到开始变形的时间≤5s，接触外界环境到变形完全的时间≤60s，当外界环境温度大于等于合金变形温度时，随温度升高，响应时间越短，响应速度越快，该材料中的形状记忆合金变形量越大；SEM形貌显示合金与水泥基体材料的界面结合属于物理的胶结粘合。 对堵漏材料室内模拟实验的结果表明，该堵漏材料比普通水泥浆堵漏材料具有更好的封堵效果，具有封堵时间短，封堵后承压能力强等特点，所研制的水泥基智能堵漏材料具有较高的推广应用价值，材料结构的设计和堵漏机制具有较高的理论价值。