形状记忆合金因能够在温度、应力和磁场等的驱动下恢复至变形前的形状和大小,同时兼具传统合金所拥有的阻尼、刚度和可机械加工等性能而被广泛应用于机械电器、航空航天、汽车引擎、医疗器械及核工业等领域。Ni-Mn-Ga合金作为新型低成本高温形状记忆合金因可调控的马氏体相变温度、大的磁熵各向异性能、高的热/应力循环稳定性、多步结构相变诱发的超大可逆变形及优异的弹热、磁热等特性而日益受到重视。然而,多晶Ni-Mn-Ga合金强度低、塑性和机械加工性能差等缺点严重限制了其发展和实际的应用。在传统NiTi形状记忆合金中,通过合金化细化晶粒、形成弥散析出相以及热机训练获取择优取向是改善该类合金力学性能,增强形状记忆性能的有效途径。遗憾的是,迄今关于这些方法应用于Ni-Mn-Ga体系的研究尚不充分,尤其对于合金相变行为、功能特性和微结构演化等方面的影响机理仍需进一步探索研究。本文利用真空感应熔炼、钢模浇铸和均匀化处理制备了多晶NiMnGa基高温形状记忆合金。通过DSC热学测试和准静态压缩试验,重点研究合金成分、稀土微合金化和等温热机训练对合金相变温度、热循环稳定性、强度塑性、形状记忆性能、伪弹性及弹热性能等的影响。基于精细结构演化和取向表征,对马氏体变体间的孪晶关系、界面特征和变形机理进行了深入探讨。研究发现,三元Ni54+xMn25Ga21-x（x=0,1,2,3和4）高温形状记忆合金随Ni含量增加后晶粒明显细化。当x=3和4时,合金中出现沿晶界呈网状分布的塑性γ相。所有合金均呈现典型的自协作分级孪晶结构,通过TEM选区电子衍射和EBSD取向分析发现存在两种类型的孪晶关系:其一为马氏体变体内部相邻纳米薄片之间的复合孪晶关系,孪生面为K1=（112）;另一种则为相邻马氏体变体间的I型孪晶关系,孪生面为K1=（112）。随Ni含量增加,合金的马氏体相变温度、压缩强度和塑性均明显提高,但相应的形状记忆恢复能力显著恶化。在较低预应变下,单相合金变体内部纳米薄片的去孪晶/再取向及（112）变形孪晶的应力激活为合金变形可恢复的重要机制。相反地,大预应变将导致单相合金产生大量诸如位错的堆积、弯曲、扭结、剪切变形带的形成及孪晶间的相互交割等不可逆塑性变形。对于双相合金,因其晶格畸变严重,马氏体变体的去孪晶/再取向过程难以发生,此时变形主要通过γ相中的位错运动引起。微量稀土元素Dy有助于Ni-Mn-Ga合金晶粒的显著细化,且所有含Dy合金的室温微结构由非调制四方马氏体和六方DyNi4Ga弥散相组成。随Dy含量增加,合金的马氏体相变温度逐渐降低,所有合金显示出极低的相变热滞△Thys和优异的热循环稳定性,归因于奥氏体（?）马氏体相变过程中较低的晶格体积变化、界面能κ和几何因子ζ。Ni-Mn-Ga合金力学性能的增强来源于晶界、固溶原子及富Dy弥散相的共同强化效应。同时,Dy元素含量适当时,合金表现出塑性和可恢复变形能力的较优平衡。Dy0.1双相合金在奥氏体化温度Af以上呈现出典型的伪弹性变形特性,诱发马氏体相变所需临界应力σSIMT与温度T之间呈Clausius-Clapeyron线性关系。随温度升高,合金卸载后可恢复应变量逐渐增加。然而,应变率和预应变的增加导致合金塑性变形增大,可恢复应变减小。多周次的等温热机训练使Dy0.1合金的相变应变εtr及马氏体相变特征温度显著增加,但相变焓有所降低。同时,等温热机训练可显著增强合金的弹热性能。合金在热机训练过程中可产生较强的＜001＞局部织构,从而产生远高于其它未经热机训练NiMnGa基合金的绝热温变ΔTad。