化学成分接近标准化学计量比的Ni2MnGa磁性形状记忆合金是一种对温度场,力场和磁场敏感的新型智能材料,在多场下表现出多功能特性,如形状记忆效应、超弹性、磁致应变及磁热效应等,这些特性为设计和开发多功能器件提供选择。但该体系块体合金具有本征脆性,难加工,而单晶的制备耗时成本高,制约了形状记忆合金的发展和工业应用。本文采用玻璃包覆法制备Ni-Mn-Ga(Co,Cu)合金微丝,通过快速凝固,晶粒调控来改善其力学性能。在此基础上,系统研究了合金微丝的微观结构、超弹性、马氏体相变、Wiedemann effect、力磁耦合条件下的磁致扭转及声发射行为,以通过性能研究和理论探索来发现新规律和新现象,为优化合金性能和多功能设计提供实验和理论依据。(1)初步研究了合金微丝超弹性、形状记忆效应、应力诱发马氏体相变。利用玻璃包覆法将块体合金制备成微丝,直径在15-400μm。研究发现室温为奥氏体相Ni53Mn24Ga23(at.%)合金微丝,在循环拉伸测试中获得高达14%可恢复应变,～10%超弹性应变,表现出优异的机械稳定性。大应变和超弹得益于应力诱发马氏体相变。转变临界应力随着循环次数的增加逐渐减小至趋于稳定,具有“训练”效应。这种力学性能的改善得益于合金丝材具有大的自由表面,减少晶界约束从而提高晶粒之间的协调变形能力。(2)系统研究了合金微丝在力温耦合下的多步超弹和多步相变行为。在提高力学性能的基础上,系统研究了 Ni-Mn-Ga和Ni-Mn-Ga-Co-Cu多晶形状记忆合金微丝的组织结构、微结构和机械性能,并集中研究了力-温耦合下合金微丝的马氏体和中间马氏体相变行为。发现室温分别为奥氏体相和马氏体相的Ni-Mn-Ga和Ni-Mn-Ga-Co-Cu合金微丝在不同温度拉伸时在应力应变曲线上出现多步台阶行为。通过原位的TEM和XRD表征证实是应力诱发的多步相变行为(存在中间马氏体相变)。具有<001>择优取向Ni-Mn-Ga形状记忆合金微丝在213-300K温度范围内,展现了四种一步或多步马氏体相变顺序,即P→nM(n=2,5,7)和5M→7M→NM。随后通过Co,Cu元素替代Ni和Mn,拓宽和提高了相变温度窗口。在263-533K的拉伸应力应变曲线也出现多步超弹行为。根据临界应力随温度变化建立了力温耦合下临界应力-温度相图。形状记忆合金微丝的多步转变得益于微丝竹节状形态,超弹性能接近单晶,这可大大降低合金微丝在微器件方面应用成本。这一结果对马氏体相变理论研究和实际应用具有重大意义。(3)阐明了奥氏体相合金微丝的预马氏体相变行为。形状记忆合金的力学性能与微观组织结构的演变密切相关。室温为奥氏体相Ni-Mn-Ga微丝主衍射点周围存在卫星斑点,合金具有超晶格结构。卫星斑在TEM上对应“花呢结构”是一种预马氏体相变特征。通过HRTEM分析单畴和多畴结构发现是有序的原子堆垛组成。当温度低于Ms时,多种畴结构转变为具有条纹特征的五层调制马氏体结构。通过实验获得了在冷却过程中,马氏体相变次序为P→PM→M。在原子尺度上验证了由低温引起的结构转变,有助于深度了解马氏体相变过程和先进形状记忆合金设计。(4)磁性形状记忆合金微丝扭转行为探索:魏德曼效应、力致扭转和磁致扭转。分别开展了室温为奥氏体相和马氏体相微丝的扭转行为这一功能特性研究。利用光杠杆法首先研究合金微丝在周向和轴向磁场下的魏德曼扭转,在～10 Oe周向磁场中获得234”/cm的扭转角。其次结合微丝的应力诱发相变特性发现合金微丝力场作用下也出现扭转行为:力致扭转,测得扭转角为θ/l=1250”/cm。随后在力致扭转的基础上引入旋转磁场,系统研究了合金微丝在两种模式、力磁耦合下的磁致扭转行为,明确了力磁耦合条件下扭转角与磁场大小、方向以及静态力之间的耦合关系。(5)形状记忆合金微丝的声发射特性研究。发现合金微丝在拉伸时有声响可闻,随后利用动态信号分析仪系统研究马氏体相变过程中不同直径合金微丝的声发射频谱和截止频率特性。对声发射频谱分析发现,声发射频率集中在特定的频率范围内,反映了合金微丝在拉伸应力诱发相变过程中原子集体运动的特性。同时,发现形状记忆合金微丝越细,截止频率值越大。本文研究Ni-Mn-Ga(Co,Cu)形状记忆合金微丝材在力场、温度场和磁场作用下的微观结构演变与性能之间的依赖关系,为合金设计和探索高性能合金提供理论指导和实践意义。同时,探索微丝扭转行为和声发射特性为合金的工程应用提供技术支持。