形状记忆合金是近年来倍受关注的一类新型多功能智能材料,Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金材料既具有受温度场控制的热弹性形状记忆效应,又具有受外磁场控制的磁性形状记忆效应,在智能驱动与传感领域具有广阔的应用前景。铁磁形状记忆合金材料合金的宏观性能很大程度取决于局域尺度的磁力学性能,但当前大部分研究都集中在宏观性能研究方面,而现有关于其局域尺度磁力学性能表征研究方法大部分存在对样品具有一定破坏性,分辨率低、成像慢等缺点。为此,我们利用原子力显微技术(AFM)对材料表征的无损、高分辨率、快速成像的优点,针对Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆合金薄膜材料进行局域磁、力性能表征研究,并结合宏观性能表征方法对予以证实。本论文的研究工作内容主要包括以下几个方面:(1)基于AFM形貌表征技术,研究了Ni-Mn-Ga合金薄膜相变过程中表面局域微结构的演变过程。发现室温马氏体结构表面形貌展现出清晰条带结构,且随着马氏体和奥氏体相变的进行,合金薄膜表面的条带结构消失又重现;并随着马氏体条带的重新取向,马氏体条带畴取向保持不变或发生90°翻转。通过温度驱动Ni-Mn-Ga合金薄膜表面形貌的变化得到其相应的马氏体-奥氏体相变温度,并与宏观测试获得的相变吻合较好,这说明AFM表面形貌的表征能够用于形状记忆合金材料的相变研究。(2)利用原子力显微方法中的磁力显微镜(MFM)和可变面内磁场模块(VFM)表征方法,研究了Ni-Mn-Ga合金薄膜局域磁性能,探究了温度场和外磁场驱动下磁畴结构的变化。研究发现,在温度驱动合金薄膜发生相变过程中,磁畴壁因相转变的发生而移动,磁畴结构发生改变,并随着温度的升高磁畴逐渐消失;反之,当温度降低时,合金薄膜局域磁畴逐渐恢复,磁性强度恢复,由于磁矩重新取向,最终磁畴结构与初始不再相同。外磁场调控磁畴结构研究结果显示:当外磁场强度高于其矫顽场时,磁矩为了与外磁场方向保持一致而发生偏转,导致磁畴壁发生移动,磁畴结构发生变化;当合金薄膜达到饱和磁化强度时,局域磁畴结构保持稳定。反复施加反向平行的强磁场,磁畴结构依次循环变化,磁矩的取向具有可逆的重复性出现,且合金薄膜具有一定的时间磁性记忆存储效应。(3)通过原子力显微方法中的单点力曲线和调幅-调频模块(AM-FM)表征,研究了Ni-Mn-Ga合金薄膜在温度驱动下的局域力学性能。研究结果表明,室温下马氏体条带畴畴界弹性模量明显高于畴内弹性模量;合金薄膜发生相变后,其奥氏体弹性模量低于马氏体相。