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磁制冷作为一种高效绿色制冷技术,具有良好的发展前景,已成为各国的研究热点。NaZn13型La-Fe-Si基磁制冷合金以其居里温度可调、大磁热效应、小滞后、无毒和低成本等优势被认为是最具有应用前景的磁制冷材料之一。La-Fe-Si合金是典型的一级磁相变材料,相变过程中晶体结构与磁性的交互作用导致强磁弹耦合性质。因此,研究空间局域结构对理解磁相变机理,开发大晶格熵变贡献有着较强的启发作用。相变过程中,磁弹耦合作用带来明显的体积效应,造成材料机械性能下降,从而降低热传输能力等问题。本文从La-Fe-Si局域结构角度出发,探究了晶体结构和宏观性能之间的内在关联,研究了一级磁结构相变中的磁弹耦合机制,并优化材料的综合性能,实现磁性能与非磁性能之间的平衡。本文的主要研究内容有:（1）借助La L3和Fe K边的X射线吸收精细结构（XAFS）谱研究La原子和Fe原子的局域环境,揭示了原子局域结构和宏观性能之间的关联。根据拓展边X射线吸收精细结构（EXAFS）谱的曲线拟合和实空间分析,推测La-Fe-Si-H中间隙氢原子优先占据24d位,并且不受第二相的影响。结合X射线吸收近边结构（XANES）谱和实验数据,证明了La原子的局域电子结构环境影响了H到La的价电子转移,从而带来吸氢能力的差异,Fe和Si之间的杂化效果对La-Fe-Si合金的居里温度起主要作用,但对La-Fe-Si-H合金的居里温度影响微弱。（2）采取直接和间接表征方法研究相变过程中结构和磁的耦合作用:一方面,利用XAS和XMCD同步地直接表征磁场诱导的结构相变和磁相变,发现在平衡相变中,磁相变的发生优先于结构相变;另外一方面,通过同步地表征磁热效应和磁致伸缩,来反映磁与结构的相变进程,在低速磁场驱动的相变中,磁热效应先发生,这与XAS-XMCD的研究相吻合,确认了磁结构相变中一定程度的“脱耦合”特征,而在高速磁场驱动的相变中,“脱耦合”现象更加明显。（3）由于在磁相变时伴随着结构相变,体积的周期性膨胀收缩对材料的力学性能提出挑战;裂纹的萌生和繁衍又进一步降低热传输性能,影响样机的工作效率。为了提高材料的综合性能,通过相图分析设计了富铁的非正分比成分,构建La-Fe-Si/α-Fe双相合金。过量的Fe可以同时提高1:13相中的Fe/Si比例和引入第二相α-Fe,使双相合金在一定的Fe含量范围内保持大的磁热效应。在La-Fe-Co-Si体系中,根据实验数据和Nelsen双相模型的研究,除了弥散分布的高热导率第二相,基体相的成分调节也对总热导率的提高起到重要贡献。在更具有前景的La-Fe-Si-H巨磁热效应材料中,第二相α-Fe作为增韧相显著提高了材料的机械稳定性,富铁片材在十万次磁场循环后仍然保持其机械完整性。另外,完好的机械结合性使富铁合金的真空热导率高达6 W/m K,远高于严重破碎的正分比合金的2 W/m K。在1.9 T磁场下,可逆绝热温变高达5.4 K。因此,在富铁的La-Fe-Si双相合金中同时实现了高热导,高机械性能,巨磁热效应和居里温度可调的特点。（4）在自由凝固冷却手段制备的双相合金中,容易产生枝晶粗大和组织偏析等问题,且难以通过控制α-Fe的形状、尺寸和分布来进一步优化性能。本文提出粉末冶金热压法制备La-Fe-Si/Fe金属基复合物,La-Fe-Si粉末从短时间退火的速凝片中获得。由于Fe在基体La-Fe-Si相中的饱和固溶度低,选用La-Fe-Si的同质元素Fe作为增强相,以有效控制界面扩散深度,防止大量新相的生成,扩宽制备温度窗口。在热压法制备的La-Fe-Si/Fe复合材料中,实现了界面的致密性和成分连续性的统一,提高材料的热导和力学性的同时,保证了复合材料优异的磁热效应。13.5 wt.%第二相的复合物抗压强度可达315 MPa,热导率为7.5 W/m K,在2 T的变化磁场下可实现15 J/kg K的磁熵变。综上所述,本文工作加深了晶体结构,磁结构相变和一些宏观性能之间关联性的认识,通过引入第二相实现了磁弹耦合相变材料的磁性能与非磁性能之间的平衡。