Heusler合金功能特性丰富,其中磁致形状记忆效应因应变幅度大、响应频率高和能量密度高的特点而广受关注。一些具有磁致形状记忆效应的Heusler合金还兼具半金属性、巨磁阻和巨磁热效应等多功能特性,广泛应用于传感器、驱动器、磁制冷和数据存储等领域。本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统地研究了Mg-Y-Z（Y=Sc,Ti,V,Z=Al,Ga,In）合金存在马氏体相变的可能、相变过程中磁性的变化、缺陷结构中的原子优先占位以及第四组元的加入对相变和磁性的影响等,预测一类新的轻质形状记忆材料,揭示成分对相变温度和磁性影响的规律和原因,为进一步实验研究提供理论基础。首先,计算了不同结构和磁性的化学计量比Mg2YZ（Y=Sc,Ti,V,Z=Al,Ga,In）的平衡晶格常数、磁性、四方变形,以及立方相和四方相的电子结构、力学性质和声子谱。结果表明所有合金的立方相都是反Heusler结构,密度在2.45～4.41 g/cm3。含Ti、V的合金具有铁磁性,且有可能发生马氏体相变。Mg2VZ的磁性在四方变形过程中减小幅度较大。对电子态密度DOS的影响,Y原子起主要作用,Z原子次之,这直接影响磁性和两相相对稳定性。由姜泰勒效应引起的四方变形趋势与立方相的剪切常数密切相关。而它们的力学性能尚需改善。接着本论文对Mg-Y-Z（Y=Ti,V,Z=Al,Ga,In）合金体系的缺陷结构进行了研究。讨论了几种缺陷自发形成的可能性。富Mg贫Y,富Y贫Mg和富V贫In成分的合金,倾向于富余原子直接替换不足原子的占位,其余非化学计量比成分的合金则倾向于形成间接反位缺陷。在化学计量比成分合金中,最易形成的是MgY和YMg1缺陷对组成的间接置换缺陷。磁矩方面,Mg-V-Z合金体系缺陷结构具有明显的规律性,而Mg-Ti-Z体系则没有。然后本论文研究了成分对Mg8VxGa8-x（x=2,3,4,5,6）合金相变和磁性的影响。结构优化结果表明,非化学计量比成分合金的优先原子占位都是富余原子挤占Mg原子位,被挤出的Mg则占据不足原子位。原子间成键的强度和数量决定了合金的能量最低的结构。深入研究发现,晶格常数的变化与共价键中累积电子的偏移有关。富余的V原子与正常占据C位的V原子磁矩反平行,且V原子磁矩不一定受紧邻原子影响最大。最后,本论文优化了Mg8ScxTi4-xIn4（x=0,1,3,4）四元合金的结构,并计算了其磁性和四方变形。不同成分合金的原子占位与三元合金类似,但对称性更高。Mg8ScTi3In4可能发生马氏体相变,变形率c/a=1.45,四方相磁矩相对立方相有较大增幅,体积略有增加。离Sc较近的Ti原子对四方变形起主要作用,离Sc较远的Ti原子的d轨道的分裂与移动引起了其磁矩的巨大变化。