磁性形状记忆合金（Magnetic Shape Memory Alloy,简称MSMA）是近年来材料领域的研究热点,它们不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的热弹性形状记忆效应,而且具有受磁场控制的磁控形状记忆效应,同时还兼具良好的超弹性响应。此外,这类合金还具有大回复应变、大输出应力、巨磁热效应、高响应频率等优异性能,是继压电陶瓷和磁致伸缩材料之后潜在的新一代驱动和传感材料。镍锰基Heusler形状记忆合金是磁性形状记忆合金中的最典型代表。然而相较于已经广泛应用的传统形状记忆合金、磁致伸缩材料,镍锰基Heusler形状记忆合金距实际应用仍有很大的距离,这主要是因为材料的脆性很大。脆性是Heusler合金的本征性质,合金高脆性使其不能进行传统的加工成型或进行多周次服役。已报道的解决办法是通过掺杂Cr,Co等元素使得合金在晶界处获得适量的面心立方第二相（γ相）,从而材料得到有限的增塑。但这种方法得到的第二相分布不均匀且晶粒粗大,导致增塑效果有限,同时破坏了Heusler基体相的磁马氏体相变行为,降低甚至抑制了合金原有的磁功能特性。在本研究中,我们提出了一种新的晶粒细化策略,即通过共晶结构来改善镍锰基Heusler合金的力学性能,并同时保证Heusler合金优良的磁学性能。本论文采用电弧熔炼的方法制备了Ni₄₈Co₄Mn_39-xFe_xSn₉（x=0,1,2,3,4,5,6,7,8）和Ni₄₃Co₅Mn_44-xCr_xSn₈（x=0,1.5,3,5,6,6.5）系列合金,系统地研究了Fe、Cr元素的掺杂对Ni-Co-Mn-Sn合金体系的显微结构、晶体结构、马氏体相变、磁性能和力学性能的影响规律。本论文尝试建立合金组织结构与力学性能的内在联系,揭示掺杂Fe、Cr元素的Ni-Co-Mn-Sn合金的增韧机理,在保证合金良好磁性的前提下,为解决Ni-Co-Mn-Sn磁性形状合金的脆性问题提供借鉴与思路。对于Ni₄₈Co₄Mn_39-xFe_xSn₉合金体系,实验结果表明Fe元素的掺杂显著改变了合金的显微结构和相组成。随着Fe名义含量的逐渐增加,γ相的体积分数逐渐增加,掺杂Fe元素可使合金晶粒明显细化。当Fe名义含量在5 at%时,基体相和γ相呈现共晶结构特征,晶粒尺寸最小,约为250 nm,抗压强度为1587 MPa,延性为17%,这主要归功于Fe元素的掺杂对合金晶粒的细化以及γ相在晶界处的增韧作用。同时,根据磁性测量表明,Fe的掺杂具有调节马氏体相变温度和磁性元素间的磁耦合功能。共晶成分的相变温度为231 K,低于奥氏体居里转变温度,具有磁马氏体相变的显著特征。对于Cr元素掺杂的Ni₄₃Co₅Mn₄₄Sn₈合金体系,实验结果表明掺杂Cr元素使Ni₄₃Co₅Mn_44-xCr_xSn₈合金晶粒明显细化,随着Cr名义含量的逐渐增加,γ相的数量和体积分数逐渐增加。当Cr名义含量在5-6 at%时,基体相和γ相呈现共晶结构特征,晶粒尺寸约为380 nm,抗压强度为1498 MPa,延性为14%。根据磁性测量表明,奥氏体的居里转变温度对Cr含量不太敏感,而马氏体居里转变温度随着Cr含量的增加快速增长,同时马氏体相变温度随着Cr增减明显下降。根据这些相变变化规律,得出合金的铁磁性奥氏体向顺磁性马氏体的转变出现在Cr含量为3.0-5.5 at%区间内。