形状记忆合金作为一种新型功能材料,因其具有突出的形状记忆效应、超弹性和优越的力学性能,在航天航空工程、医用器材等领域取得了大范围的应用。但是由于镍钛基形状记忆合金的屈服强度较高,导致该合金在室温条件下加工困难,而等温精密塑性成形理论的日渐成熟为其加工成形提供了新的方法。随着有限元数值模拟技术和元胞自动机理论的发展,使得利用有限元软件和元胞自动机进行模拟成为可能。通过模拟结果分析工艺参数对塑性变形的影响,从而对工艺参数进行优化。本课题创新性体现在利用有限元软件数值模拟输出的结果与元胞自动机相结合进行耦合分析,最终得出NiTiFe形状记忆合金等温塑性成形中金属的流动、应力、应变的分布云图和动态再结晶过程中的组织演变规律。课题研究采用的实验材料为轧制成形NiTiFe形状记忆合金棒材,其原子百分比为Ni:Ti:Fe=47:50:3,通过对其进行组织观察表明,原始的金相组织为等轴晶晶粒。利用动态热模拟试验机 Gleeble1500 分别在 700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃温度和0.01s^-1、0.1s^-1、1s^-1、10s^-1应变速率下进行等温压缩实验,作出等温压缩的真应力-真应变曲线。从真应力-真应变曲线中能够看出,NiTiFe合金是对温度和应变速率十分敏感的金属材料,温度的升高和应变速率的增大都会引起材料的屈服强度产生明显变化。利用压缩实验数据,基于阿伦尼乌斯方程的基础上,建立了 NiTiFe合金的高温本构方程,用来描述其高温变形过程中的流动力学行为。根据不同应变下的流动应力,采用动态材料模型DMM理论,构建了 NiTiFe形状记忆合金的热加工图,通过对构建的热加工图进行分析,找出合理的加工温度范围,最终确定该合金加工温度范围在700～950℃之间。通过建立三维模型,然后导入DEFORM有限元模拟软件进行反挤压工艺有限元模拟,模拟的工艺参数主要考虑三个变量的影响,即温度（700℃、800℃、900℃）、摩擦条件（摩擦系数0.3、0.7）和挤压轴圆角半径（R = 0.5、2.5mm）。通过输出的结果,能够形象的展示出在等温反挤压过程中金属的流动规律、挤压力的变化、应力和应变的分布状态。对采用不同参数的模拟结果进行分析,最终确立合理的加工工艺参数。根据有限元模拟输出的结果,通过Matlab编写元胞自动机程序,实现有限元分析与元胞自动机之间的耦合。对NiTiFe形状记忆合金反挤压过程中的组织演变进行模拟,通过输出的图形和曲线能够形象的演示晶粒组织在等温精密塑性成形过程中的动态再结晶过程,以及变形过程中晶粒大小和位错密度的变化。