磁性形状记忆合金是一种新型的智能材料,其具有形状记忆效应、超弹性、磁感生应变和磁热效应等多种功能特性。Ni-Mn-Ga合金是磁性形状记忆合金的代表,兼有传统形状记忆合金应变大和磁致伸缩材料响应快的优点。通过磁场诱发变体再取向获得的磁感生应变达10%,使其有望作为驱动材料、传感器件和阻尼元件率先得到应用。但是该体系合金脆性大,变形能力差,而且其磁感生应变的性能仅限于单晶材料,多晶体的性能则会下降很多,这严重制约了该合金的发展和在工业上的应用。本论文通过玻璃包覆法制备一系列Ni-Mn-Ga合金微丝,获得竹节状结构,减少晶界对变体再取向过程的束缚,系统研究微丝的微观组织和性能,发现新规律和新现象,探索提升其性能的途径和方法。Mn-Co-Ge合金因为其磁场诱发马氏体相变和磁热性能近年来成为研究的热点。本论文希望通过元素掺杂（Ni/Fe）,系统研究掺杂元素对合金的相变温度、晶体结构与磁结构以及性能的影响,为优化其功能行为和设计开发高性能合金提供实验和理论依据。同时本论文结合同步辐射高能x射线衍射和中子衍射技术,对Ni-Mn-Ga合金微丝、Ni掺杂MnCoGe合金和Fe掺杂MnCoGe合金三种典型的磁性形状记忆合金的超弹性、磁弹耦合及磁热性能予以原位研究,观察其在力场、温度场以及磁场下晶体结构、微结构和晶格常数的演化规律,揭示其背后的物理机理。通过玻璃包覆法制备室温下具有不同晶体结构的Ni-Mn-Ga合金微丝,涵盖五层调制（5M）马氏体、七层调制（7M）马氏体和非调制（NM）四方马氏体。采用合适的热处理工艺,使晶粒长大,获得竹节状结构,改善其脆性。同时对微丝的微观组织、晶体结构、形状记忆效应以及超弹性进行了系统研究。结果表明,Ni53Mn25Ga22和Ni51.5Mn26.5Ga22成分的合金微丝在室温下分别呈现形状记忆效应和超弹性,同时在马氏体相变温度以下存在7M到NM的中间马氏体转变。对于Ni49.2Mn29.7Ga21.1成分的合金微丝,其室温下为5M马氏体结构。对于单轴拉伸实验,随着实验温度降低,该合金微丝会先后经历P-NM、P-7M-NM、P-5M-7M-NM以及5M-7M-NM这四种应力诱发的相转变次序。基于这些不同温度下拉伸过程的应力-应变曲线,建立了该成分微丝在拉伸状态下应力-温度的相图。从相图可知,在无应力状态下,5M马氏体一直为稳定相,不会发生中间马氏体相变。对于Ni50Mn28.6Ga21.4的合金微丝,其室温下为γ相和NM马氏体共存,却呈现出高达4%的超弹性特征。经过多次循环加载,其上应力平台存在的应力波动现象可重复再现。同时在-70℃到55℃的温度区间内,随着实验温度升高,其应力平台对应的临界应力由58MPa下降至48MPa。利用同步辐射高能x射线衍射技术,原位观察Ni50Mn28.6Ga21.4合金微丝的晶体结构、微结构和晶格常数在拉伸过程中的演化规律,揭示了其超弹性、应力波动现象以及临界应力与温度的负相关背后的物理机理。结果表明,该合金微丝的超弹性行为对应于加载和卸载过程中,可逆的马氏体变体再取向过程,同时伴随有晶胞13o的刚性转动。应力平台出现的波动则归因于微丝不同部位变体再取向过程的先后启动,即孪晶界的启动和沿轴向扩展。而NM马氏体晶胞四方度随温度的改变则导致了应力平台对应的临界应力随温度的变化。基于中子衍射和同步辐射高能x射线衍射技术,原位观察Ni掺杂MnCoGe合金的晶体结构和磁结构在温度场和磁场下的演化规律,探讨该合金中强磁弹耦合现象的存在以及其背后的物理机理。结果表明,在降温过程中,MnNi0.62Co0.38Ge合金在马氏体相区不发生晶体结构的转变,其磁性状态先后呈顺磁性、铁磁性和螺旋反铁磁性。在20K、50K和150K三个温度下,随着外加磁场的增大,螺旋反铁磁性转变为铁磁性,即螺旋磁矩趋向于与外加磁场平行排列,同时伴随着（004）和（020）晶面间距的明显减小,应变为1000-1600微应变。系统研究了Fe掺杂Mn-Co-Ge合金的相变行为、磁转变和磁热性能。通过Fe置换Mn/Co原子,可以有效降低马氏体相变温度,使得结构转变和磁性转变发生耦合。在Mn0.89Fe0.11CoGe和MnCo0.78Fe0.22Ge合金中获得了|△SM|=9.74J·kg-1·K-1和|△SM|=10.97J·kg-1·K-1的优异磁热性能。同步辐射高能x射线原位施加磁场的实验最终证实了磁场诱发马氏体相变的发生。