本课题选用高纯度Ni、Mn、Ti金属单质为原料,采用定向凝固技术制备了<001>强织构的Ni50Mn50-xTix（x=17～20）全3d金属元素Heusler多晶合金。通过利用差示扫描量热仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子万能试验机以及磁学测量系统等检测设备对材料的马氏体相变行为、晶体结构、微观组织、磁性能和弹热性能进行了深入的研究,并基于第一性原理计算对合金的力学性能和磁性能进行了机理分析。研究发现,所制备的Ni-Mn-Ti系列合金相变温度随电子浓度变化规律遵循传统Ni-Mn基哈斯勒合金的相变温度演变规律,相变温度随电子浓度升高而升高。此外,Ni-Mn-Ti系列合金相变温度对Ti含量十分敏感,Ti含量每增加1%（Ti=17的基础上）,马氏体相变特征温度降低～6.8 K。Ni50Mn50-xTix（x=17～20）合金室温下奥氏体为B2相有序结构,并且合金的晶界和晶内均有细小弥散的第二相（Ni,Mn）3Ti析出。该合金B2相有序结构中Mn原子占位方式使得合金在马氏体相变过程中磁性变化极弱。因此,该系列合金独特的磁性能大幅度降低了合金在马氏体相变过程中的磁熵贡献,有利于合金拥有较高的相变熵和绝热温变,合金的相变熵高达～70 J·kg-1·K-1,相变焓高达～20 J·g-1。在性能方面,Ni50Mn50-xTix（x=17～20）合金表现出优异的力学性能、超弹性和弹热性能。相较于传统的Ni-Mn基哈斯勒合金中原子间的强共价键作用,Ni-Mn-Ti合金中3d金属原子间的d-d原子轨道杂化使得合金的键合方式类似于金属键成键方式,从而显著提高了合金的力学性能。本课题以Ni50Mn31.75Ti18.25合金为弹热性能检测样品,其理论最大弹热效应高达～±36.5 K,实际弹热效应高达～-20.4K。加载速率越快,应变量越大,合金的弹热效应越显著。当应变量为5%,加载速率和卸载速率为0.005 s-1时,Ni50Mn31.75Ti18.25合金的弹热效应为～±3.2 K,并且经过150个循环后弹热性能并没有明显降低。Ni50Mn31.75Ti18.25合金的熵变和绝热温变均接近于Ni-Ti合金,同时也远高于传统的Ni-Mn基哈斯勒合金。因此,Ni-Mn-Ti合金在弹热制冷领域具有非常大的应用潜力。