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Ni-Mn-Ga形状记忆合金具有磁感生应变和磁热效应等优异的性能,但存在普通多晶合金较单晶合金性能有明显下降的问题。本文以织构多晶Ni-Mn-Ga合金为研究对象,研究生长和再结晶织构对合金高温变形与功能特性的影响规律。采用铸造凝固获得沿晶体取向生长的柱状晶组织,通过热挤压制备含再结晶织构的多晶Ni-Mn-Ga合金棒材。系统研究两种织构多晶Ni-Mn-Ga合金的高温塑性变形、超弹性、弹热效应的各向异性以及磁感生应变和旋转磁热效应,为低成本高性能Ni-Mn-Ga合金功能材料的应用奠定了基础。研究表明,Ni-Mn-Ga合金凝固后形成粗大的柱状晶组织,柱状晶生长方向形成<001>织构。铸态多晶Ni-Mn-Ga合金在温度1273K～1323K、最大挤压比16:1条件下进行热挤压,转变为细小等轴晶组织,挤压方向为<111>织构。马氏体相变后,柱状晶Ni-Mn-Ga合金的马氏体仍保留奥氏体的<001>织构,而等轴晶Ni-Mn-Ga合金除奥氏体<111>织构外,还产生了挤压方向平行马氏体孪晶面的织构。等轴晶Ni-Mn-Ga合金奥氏体L21结构在接近有序-无序转变点时发生脆性向韧性转变,B2结构下合金在温度1073K～1223K范围内具有超塑性:1073K时,应变速率0.001s-1下最大延伸率达232.9%。本构方程计算和EBSD组织分析表明,等轴晶合金的超塑性变形机制为位错滑移和动态再结晶。柱状晶Ni-Mn-Ga合金奥氏体在有序-无序转变点附近的高温变形行为具有各向异性,垂直于<001>方向上L21结构的脆性断裂转变为B2结构塑性断裂,而平行于<001>方向上L21结构和B2结构都具有良好的塑性,并且B2结构同样具有超塑性,1073K下最大延伸率达168.6%,其超塑性变形机制为位错滑移和动态回复。柱状晶Ni-Mn-Ga合金高温塑性变形的各向异性主要受到柱状晶横向晶界对位错滑移约束的影响。柱状晶Ni-Mn-Ga合金经机械训练、超弹性训练以及热-磁训练后,磁晶各向异性能提高。超弹性训练和热-磁训练使马氏体c轴平行于外场方向,减少了变体数量。机械训练不仅减少了Ni-Mn-Ga合金孪晶变体数量,还使主孪晶分布在两向训练面内。不同训练后磁感生应变较训练前均有很大提高。柱状晶Ni-Mn-Ga合金的磁感生应变由可逆和不可逆部分组成。机械训练后不可逆磁感生应变在垂直磁场下可以完全恢复。等轴晶Ni-Mn-Ga合金由于低的磁晶各向异性能以及高的孪晶应力导致只有很低的磁感生应变。柱状晶Ni-Mn-Ga合金具有良好的超弹性,平行<001>方向较垂直<001>方向具有更大的超弹性应变、更低的临界应力和应力滞后。在等轴晶Ni-Mn-Ga合金中,由于<111>取向应力诱发马氏体转变困难,平行和垂直<111>方向均为线性超弹性。柱状晶Ni-Mn-Ga合金平行<001>方向,在150MPa应力下获得最大弹热绝热温变ΔTad为7.4K,接近理论计算的绝热温变,与其他弹热制冷材料相比具有较高的比弹热效率;但由于晶界萌生裂纹,50次弹热循环后发生失效。而在垂直于<001>方向,弹热循环至100次仍保持稳定,这是源于该取向下具有较小的转变应变、低的摩擦损耗和抑制裂纹扩展。等轴晶Ni-Mn-Ga合金因其细晶强化作用,在300MPa高应力下经过250次弹热循环仍然具有稳定的弹热效应。柱状晶Ni-Mn-Ga合金超弹性训练后,在平行<001>方向上表现为正磁热效应,30k Oe磁场下,磁熵变ΔSM最大值可达-9.2J/kg·K;垂直<001>方向上,在5k Oe低磁场下表现为较强的反磁热效应,ΔSM最大值为2.5J/kg·K。利用超弹性训练后的强磁晶各向异性,首次发现柱状晶Ni-Mn-Ga合金具有优异的旋转磁热效应。研究表明,在30k Oe和20k Oe磁场下,旋转磁熵变ΔSR最大值分别达7.3和4.2J/kg·K。Ni-Mn-Ga合金优异的旋转磁热特性有望成为室温磁制冷材料。