近年来,Ti Ni Si型锰基合金作为一种潜在的多功能应用材料,其复杂磁性相变行为受到了人们的广泛关注。研究此类合金的磁性起源,对磁性相变行为进行调控和设计已经成为了自旋电子学,磁致伸缩以及磁制冷等各研究领域共同关注的话题。在本文中,我们设计了具有多步磁性相变的相变材料,并对其磁制冷效应进行了研究。同时,我们还重点关注了反铁磁和铁磁变磁性相变的主要作用机制。首先,我们选取Co0.4Ni0.6Mn Ge为研究对象,通过Al元素掺杂实现了多步相变的设计,并通过X-射线衍射以及磁性测量等方法对样品进行表征。Co0.4Ni0.6Mn Ge随着温度的升高经历了四种磁性状态,包括Ti Ni Si型结构下反铁磁态,Ti Ni Si型结构下的铁磁态,Ni2In型结构下的铁磁态和Ni2In型结构下的顺磁态。样品经历了三步磁性相变,即一个反铁磁到铁磁的一级相变、一个铁磁到铁磁的马氏体相变和一个铁磁到顺磁的二级相变。通过分析最后的两步相变,我们得到了一个具有两个峰值的连续负熵变。其次,我们采用密度泛函理论研究了Ti Ni Si型锰基合金变磁性相变的相变机制。计算表明,一个单一的键角参数在材料磁性行为的改变中发挥了重要的作用。在锰基三元合金中,我们发现双交换作用铁磁性,超交换作用反铁磁性和铁磁超交换作用铁磁性被两个临界锰原子键角区分开来。我们认为,在临界键角处,不同交换作用在临界点出的剧烈竞争是导致变磁性形成的主要原因。同时,通过总结和比较前人在这一领域所报道的数据,证实了我们在变磁性相变的理论分析是符合实验结果的。这也就表明在锰基的Ti Ni Si型合金中存在统一的交换作用模型,这一统一模型可以用来解释变磁性的起源。因此,我们可以在实验中通过调节锰原子键角来得到变磁性材料。这对设计该类材料的变磁性相变具有一定的指导意义。