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国内外高温形状记忆合金的研究主要集中于下述三种材料体系:CuAl基（CuAlAg、CuAlPd等）、NiAl基（NiAlFe、NiAIMn等）以及NiTi基（NiTiHf/Zr、NiTiPd/Au等）,总体来说,NiTiPd合金具有最好的综合性能,其形状记忆可回复应变约3%,而且通过进一步的热机械处理,该应变值可达5.5%。但Pd价格昂贵（>10万元/Kg）,在NiTiPd合金中为达到高相变点所需添加的Pd含量（重量比接近50%）意味着该合金很难进入真正的实用阶段。因此,研制性能与NiTiPd合金相当,而成本较低的高温形状记忆合金,是当前具有挑战性的研究领域之一。以前的研究表明:NiMnGa合金的马氏体相变温度易于调整至较高温度,其单晶合金的形状记忆性能和热稳定性良好,且成本较低,具有发展成为实用化高温形状记忆合金的良好潜力,但其多晶合金的高脆性是其发展的最大障碍。本研究的思路是使用复相组织韧化的方法,通过添加第四组元在合金中形成一定含量的塑性第二相来改善其多晶脆性,使其兼具一定的塑性和形状记忆效应。具体来讲:本文以具有较高相变点（马氏体和逆马氏体相变温度分别为401℃和452℃）的Ni56Mn25Ga19合金为基础,分别以Co/Cu取代Mn、Ni以及同时取代Mn和Ni,使用金相、XRD、DSC、SEM、EPMA、拉伸、弯曲等测试方法,系统地研究了Co/Cu的加入对NiMnGa合金的组织结构、相变特性、力学性能以及形状记忆效应的影响规律。研究结果表明:Co取代Mn或Ni和Mn时,合金为包含四方结构的马氏体相和面心立方结构的γ相的双相组织,并且γ相的含量随Co的增加而逐渐增加。而当Co<8at.%取代Ni或Cu<2at.%取代Mn时,合金为单一的马氏体组织,在这种取代方式下,随着Co/Cu含量的进一步增加,合金中开始析出第二相,此时合金的电子浓度均为8.00。通过对合金相变行为的研究发现:当Cu取代Mn时,合金的马氏体相变温度随着Cu含量的增加而增加,至2at.%Cu含量时随着γ相的析出而保持稳定,此时其马氏体相变温度可达530℃。而当添加的第四组元为Co时,合金的马氏体相变温度随着Co含量的增加而逐渐降低。合金马氏体相变特性的变化是该合金的尺寸因素、电子浓度、γ相的析出三方面综合作用的结果。当Co/Cu取代Mn或同时取代Ni和Mn时,NiMnGa合金的多晶脆性得到了很大的改善,部分合金可通过热轧得到0.5mm厚的片材,并首次通过拉伸实验对其力学性能和形状记忆效应进行了测试。研究结果表明:Ni56Mn21Co4Ga19合金的抗拉强度和断裂延伸率分别为491MPa和8.2%,该合金在卸载应变为4.3%时,具有2.1%的形状记忆可回复应变;Ni53Mn22Co6Ga19合金的抗拉强度为483MPa,断裂延伸率为5.5%,该合金在卸载应变为4.8%时表现出3.2%的形状记忆效应。对于第四组元为Cu的添加方式,Ni56Mn21Cu4Ga19合金的塑性不足,进一步提高Cu含量时,Ni56Mn17Cu8Ga19合金的抗拉强度和延伸率分别为424MPa和3.8%,但该合金的形状记忆效应已经消失。通过对NiMnCoGa多晶样品的断口形貌和拉伸后试样表面微观裂纹的分析,可以初步得到:Ni56Mn25Ga<sub>19多晶样品的断裂模式为典型的沿晶脆性断裂,而Ni56Mn17Co8Ga19合金的断口形貌中已经出现了部分的韧窝,这说明该合金的断裂模式已经不是单一的沿晶脆性断裂,而是包含有部分韧窝出现的混合断裂模式。另外,表面微观裂纹的SEM观察表明:微小裂纹沿着马氏体孪晶界面扩展,当遇到塑性的第二相时,裂纹减弱终止、沿着马氏体相和第二相的界面继续扩展或直接穿过第二相,均会造成裂纹扩展所需外界能量的增加,从而改善合金的韧性和塑性。