美国海军兵器研究所制造出一种高强度的耐腐蚀合金，成分是含镍55％，含钛45％。在试验这种合金丝时，他们曾将这种合金绕成一个螺旋形线圈，并加热到150℃，冷却后又把线圈完全拉直。后来，他们偶然把拉直的合金丝再一次加热，结果出现了一个奇迹：在温度升高到95℃时，拉直的镍钛合金丝竟自动卷曲成原来的螺旋线圈形状。当时研究人员几乎不相信自己的眼睛，于是又反复试验，把合金丝加热并变成各种复杂的形状，然后冷却并拉直，又在一定的温度下使拉直的合金恢复到原来的形状。在这种反复的实验中，合金丝每次都表现了非凡的“记忆能力”。
镍钛合金为什么能“记忆”自己在一定温度下的形状呢！这一特殊现象引起材料科学家们的极大兴趣。经过大量研究才知道，镍钛合金在一定温度下能记忆起原来的形状，这与它的内部组织在一定温度发生的相变有关。这种相变叫弹性马氏体相变。那么什么叫相变呢？例如水，它在0℃时就结成冰，在100℃时就变成蒸汽，这也叫相变。只要温度一到0℃或100℃，水就分别“记忆”起它在这两个温度下的状态，分别变成冰或蒸汽。这只是一个类比，形状记忆合金的相变实际上要复杂得多。
美国海军兵器研究所在20世纪60年代研究成功镍钛合金后，把它用于接头连接，广泛应用于航空、航天、核工业及海底输油管道等方面。它接触紧密、防渗漏、装配时间短，性能远胜于焊接。而且，镍钛形状记忆合金可制成人造卫星天线而卷入卫星体内，当卫星进入轨道后，借助太阳热或其他热源能在太空中展开。这种合金在医学方面也有广泛的应用，例如血栓过滤器、脑动脉瘤夹、接骨板、人工关节、妇女胸罩、节育器、人工肾微型泵、人造心脏等。此外作为一种初级智能材料，镍钛合金还广泛应用于各种自动调节、控制装置、安全报警系统和能源开发等等。