超导材料能够在超导态承受很大的电流,用其构成的超导磁体能形成很强的磁场,有着广阔的应用前景。超导磁体运行往往是在极端环境下(如低温、强电磁场等),开展超导磁体的基本组成材料——超导线材在低温环境下的力学以及热学等性能的研究是涉及到超导磁体设计和安全运行的基础问题。基于兰州大学电磁固体力学实验室设计和研发的超低温力学性能测试系统,本文首先开展了低温／变温环境下NbTi/Cu超导复合丝和NbTi纯超导丝的拉伸力学性能的实验测试和研究。实验发现,NbTi/Cu超导复合丝和NbTi纯超导丝的拉伸强度、屈服强度和断裂百分比均随着温度的降低而增大；NbTi/Cu超导复合丝的拉伸曲线具有明显的弹性和强化阶段,但是NbTi纯超导丝的拉伸曲线只有弹性阶段。其次利用COMSOL有限元分析软件开展了NbTi/Cu超导复合丝的力学拉伸过程的数值模拟与仿真。另外,还考察了在低温环境下保温不同时间以及不同应变率对NbTi/Cu超导复合丝的相关力学参数的影响。为了获得超导复合线材的相关热学性能,我们采用机械拉伸的方法对NbTi/Cu超导复合丝的线膨胀系数进行了实验测量。实验研究发现：NbTi/Cu超导复合丝和NbTi纯超导丝的热膨胀系数均具有很强的温度相关性,具有明显的温度非线性,并在低温下呈现出负膨胀的热学性质。在极低温下经过温度锻炼之后NbTi/Cu超导复合丝的热膨胀系数较为稳定。