Ni-Mn-X(X=In，Sn，Sb)变磁形状记忆合金是一种典型的集多种功能于一身的新型功能材料，如磁热效应和磁场诱发大应变等。其中，具有磁致大熵变效应的磁性材料是一种关键的固态制冷剂，其制冷效率比传统压缩气体提高约30％，且无污染，噪声低，体积小和寿命长，是未来绿色环保节能的制冷方式。另一种具有磁场诱发大变形合金由于其高频性能和巨磁应变响应被视为下一代驱动器和传感器关键材料。因而，这类变磁形状记忆合金同时具有磁场下的大应变和大温变效应，可实现在多种环境下磁-热-机械能之间相互转换，是一种新型能源转换材料，不仅具有丰富的物理内涵而且在智能磁驱动器和磁致冷方面广泛的应用前景。　　本文针对Ni-Mn-In变磁形状记忆合金马氏体相变温度的成分敏感性、严重脆性和热滞后三个难题展开了系统的研究。一方面，在该系合金已知成分空间内建立了合金中各组元与马氏体相变温度之间的经验性数学关系，可实现对该成分范围内的合金相变温度预测，为合金设计和成分选择提供了相关的理论和实验基础。在此基础上，通过进一步拓展该系合金的成分空间，我们获得了热滞后较小的新合金(双相Ni52Mn32In16和单相Ni48Mn35In17)。另一方面，为了克服该系合金的脆性瓶颈，对这两个新合金进行了区域熔化定向凝固处理，并展开了系统的研究，主要包括定向凝固组织演变、择优取向和成分偏析行为。通过控制适当的区域熔化定向凝固参数成功地制备了成分均匀，且具有高择优取向的多晶双相 Ni52Mn32In16和单相 Ni48Mn35In17合金。这两种合金的择优取向晶体学方向均为奥氏体的?110?A方向，即10M马氏体的基面?0010?M。在双相Ni52Mn32In16合金中，第二相(γ相)的引入，显著地改善了Ni-Mn-In系合金的塑性，获得了6.6%的塑性变形；在单相Ni48Mn35In17合金中，具有择优取向的粗大柱状晶显著地降低了多晶体在压缩变形过程中的应力集中，相应地改善了合金的塑性。该系合金塑性的提高使得在单向应力下获得相关热力学参数的设想得以实现，并获得了~1.4%的超弹性应变。这不仅对该系合金的实际应用具有重要意义，而且为该系合金的设计研究提供了新思路。　　在双相Ni52Mn32In16合金的低生长速率定向凝固过程中发现了一种带状的新型组织。这种带状包括了两层：β单相层和双相(β+γ)耦合共生层，其中β单相层的最大间距与生长速率的倒数成线性关系。在100μm/s的高生长速率下，该合金并未呈现出这种带状组织，而是均匀稳定的双相耦合共生的组织特征，这表明在此条件下可获得具有高塑性且均匀的定向凝固Ni-Mn-In合金。这些实验结果与相关的理论模型预测相一致。　　最后，深入地探讨了定向凝固Ni-Mn-In合金的相关物理特性，包括了马氏体相变特点、内摩擦行为和弹热效应。研究表明，在双相Ni52Mn32In16合金中存在了具有大磁性转变的中间马氏体相变，通过结合原位 X射线观察和磁性能测试，进一步确定了该合金在冷却过程中的相转变顺序为：顺磁奥氏体→铁磁奥氏体→顺磁性10M马氏体→铁磁性10M马氏体→顺磁性14M马氏体→铁磁性14M马氏体。这两个结构转变过程的同时发生导致了合金在一个很宽的温度范围内(88 K)展现出较高的恒温内摩擦现象，这一点满足了大多数实际工程应用的服役温度要求。　　在内摩擦测试后的试样中发现了残余奥氏体基体中存在少量的位错。这些位错在γ相粒子-奥氏体基体界面上形核，然后在两个γ相粒子之间堆积，对结构转变过程中的界面运动产生强烈的阻碍作用，而且对奥氏体-马氏体界面运动阻碍作用要强于马氏体变体之间的界面运动。这种强阻碍效果减少了结构转变过程中单位温度变化内的材料转变量，因此降低了该合金内摩擦行为中的瞬态项，使得该合金的恒温内摩擦值占了总内摩擦值的90%，远远高于其他合金中的相对比值，非常有利于潜在的实际应用。　　对于定向凝固后具有[110]A择优取向的单相Ni48Mn35In17块体多晶，磁性能测试证明了这种结构各向异性导致了显著的磁致马氏体相变各向异性行为。这种相变各向异性主要来源于晶界对马氏体相变束缚作用的各向异性，使得合金的相关性能均表现出了各向异性。当磁场平行于晶体择优生长方向时，相比垂直于晶体择优方向，磁致应变增大了~20%，且磁致应变的临界磁场强度降低了~0.5T。与此同时，力学测试表明，Ni48Mn35In17合金的马氏体相变温度随着压应力的增大呈线性增加，其变化斜率为0.24K/MPa。在~1.4%的应变范围内，合金表现出了巨大的弹热效应，实测最大绝热温变可达~4K，媲美于其磁热效应和等静压热效应。这也是首次证实了该系合金的巨大弹热效应，为未来的固体制冷研究提供了新思路和重要的试验基础。