磁热效应是指磁性材料在外磁场的变化下吸放热的现象。通常地,对于自旋与晶格相耦合的材料,由于其铁性序参量与晶格强关联在一起,因此外场的变化不仅会引起其铁性序参量有序度的变化,而且会引起其晶格对称性的改变并带来巨热效应。由于相变过程晶胞体积会发生改变,因此压力（如单轴应力或者静水压力）也可以驱动相变。多场驱动热效应即多卡效应有望解决固体制冷现阶段面临的诸多问题,如制冷温区窄、熵变峰值低、滞后损耗大等,因此成为当下的研究热点。Ni-Mn-In变磁形状记忆合金在其马氏体相变过程中会展现出多种重要的功能属性,例如逆磁热效应、变磁形状记忆效应、磁超弹性以及巨磁阻效应,因而备受研究者们的关注。本文选取具有磁-结构特征的变磁Heusler合金Ni-Mn-In以及六角MM’X（M,M’:过渡族元素;X:主族元素）体系为研究对象,通过电弧熔炼、高温淬火工艺流程制备样品。通过磁测量、热测量、变温XRD测量以及静水压下的磁性测量等方法,研究了磁场和静水压力下其马氏体相变过程中磁性质和热性质。取得的主要成果如下:1.理论研究表明,多场驱动的铁材料在相变过程中的热效应并不是单纯的各项单卡效应的总和,其中交叉耦合相（即耦合热）起到至关重要的作用。基于朗道相变理论的研究指出多场下增强的热效应源于磁、结构自由度耦合作用的增强。人们试图通过解析耦合热获得增强热效应的手段,但是很少有实验研究报道耦合热。本文利用压力下的磁性测量技术,首次定量地研究了逆磁热效应材料Ni₅₀Mn₃₅In₁₅合金在磁场和静水压下的多卡效应。通过理论分析发现,耦合热的表现形式与磁体积耦合系数₁₂密切相关,并且特定压力下的磁热效应是耦合热对零压下的磁热效应的调节效果,因此耦合热将直接影响压力下的磁热效应。研究表明在静水压达到0.995 GPa时,磁场从5 T降低到0的过程中,尽管马氏体相变前后磁化强度的改变量降低了20%,但熵变峰值高达25.7 J kg^-1K^-1,比零压力下磁热效应的熵变峰值提高8%,该结果与耦合热计算出的结果保持一致。在0-0.995 GPa压力连续调节的作用下,磁-结构相变温度在264 K-294 K温度区域内连续可调。通过进一步对磁体积耦合系数₁₂以及耦合热的定量分析,我们揭示了压力通过增强该类材料中磁-结构耦合强度,从而导致磁场驱动的相变过程中熵变增强的规律。该项工作表明,通过对双场驱动的交叉耦合项的定量分析,揭示了压力增强磁热效应的本质,以上研究有助于设计基于磁-结构耦合的新材料。2.目前,静水压力下磁-结构耦合材料的研究大部分都集中在压力对相变温度以及磁热效应的调控,对其物理本质尤其是压力对相变前后马氏体相和奥氏体相磁性和微结构的影响报道很少。然而压力通过改变两相中磁性原子的局域环境导致其耦合作用的改变正是压力调控磁-结构相变温度的原因。本文以Ni₅₀Mn₃₅In₁₅合金为研究对象,系统的研究了富Mn替In的Heusler合金马氏相变前后压力对微结构和磁化强度的影响规律。结果表明,在低温5 K下,压力的增加会导致其磁化强度的降低,降低幅度高达dlnM_M（5 K）/dP=-53×10^-3GPa^-1,该现象归因于随着外部压力增加、晶胞体积减小,占据In位的Mn原子与最近邻Mn原子之间的反铁磁耦合作用的增强。随着温度的升高,晶格热膨胀开始与静水压起到相反的作用,压力导致磁化强度降低的幅度开始减弱,温度升高到200K的时候,压力导致的磁化强度降低幅度为dlnM_M（200 K）/dP=-39×10^-3GPa^-1。然而当合金发生磁-结构相变转变为铁磁奥氏体相以后,其磁化强度随压力的增加反而增大。这是由于发生马氏体结构相变以后,晶体对称性发生改变,Mn原子之间通过Ni的3d电子实现超交换作用并出现铁磁耦合,并且随着原子距离的减小,铁磁交换作用增强因而导致磁化强度增大所导致。此外,两相中Ni原子能带结构的不同也是导致磁化强度随压力表现形式不同的一个原因:对于高温立方相,Ni原子中未成对电子占据3d轨道全同e_g态,然而对于低温四方相,由于Jahn-Teller畸变导致Ni的3d轨道e_g态劈裂为能量一高一低的两个轨道,并且未成对的电子会重新分布在低能态轨道中,由于Mn原子间通过Ni的3d电子实现超交换作用,因此压力对Ni的3d电子轨道的影响会导致合金磁化强度的改变。在相变温度区域,由于压力的增加会导致低温相中反铁磁作用的增强,因此磁相对吉布斯自由能的贡献发生改变,导致其相变温度向高温区移动,该效果与In含量降低（即Mn替In含量的增加）导致相变温度升高的原理一致:Mn替代In含量的增加会导致占据In的Mn原子与最近邻原子之间的反铁磁作用增强,导致磁相部分的吉布斯自由能降低,因而相变温度升高。由以上研究可知,压力对Ni-Mn-In合金发生马氏体相变前后两相的磁性以及微结构的影响会导致其相变温度发生移动,由此揭示了压力驱动磁-结构耦合材料发生相变的本质。静水压对Heusler合金中磁性和微结构的研究有助于我们深入理解其基础性质,理解压力调控相变温度的深层物理机制。3.利用Maxwell关系计算一级相变过程中的熵变被广泛的应用到磁热效应的研究中。然而对于一级相变体系,由于滞后的存在,在利用Maxwell关系通过等温磁化曲线计算相变过程中熵变的时候,需要谨慎对待,否则会导致计算的结果与实际值相差甚远。我们以Ni₅₀Mn₃₅In₁₅为研究对象,通过传统的标准测量模式（standard测量方式）以及loop测量方式分别测量了降温过程其相变温区的等温磁化曲线并利用Maxwell关系计算出熵变。结果表明,两种测量方式在降温、升场过程中,0-5 T磁场变化下,熵变峰值分别为30 J kg^-1K^-1和25 J kg^-1K^-1。对于降温、降场过程中,5 T-0磁场变化下,两种方式计算的结果保持一致,熵变峰值都保持在30 J kg^-1K^-1。表明对于该体系而言,loop测量方式在降温、升场过程中的测量结果与standard测量方式略有差异,但是降温、降场过程,两种方式测量的结果保持一致。分析表明,由于相变过程的滞后效应,热历史、磁历史是导致standard测量方式与loop测量方式在降温、升场测量结果略有不同而降温、降场过程测量结果保持一致的根本原因。此外,利用Clausius-Clapeyron方程计算出降温过程中,在磁场变化为0-5 T时的熵变为25.3 J kg^-1K^-1,该值与相同测量过程loop测量方式的结果保持一致。进一步地,研究了材料相变前后的磁场循环稳定性和超弹性的关系。该项工作对于合理计算和分析变磁Heusler合金的磁热效应具有重要指导意义,对于其它类似体系也具有借鉴意义。4.研究了静水压对六角MM’X体系MnCoGe_0.99In_0.01合金中磁-结构相变的影响。首先,通过少量大原子半径In替代Ge,首次实现了低磁场驱动磁-结构相变。该过程与In替代Ge以后,Mn的原子局域环境发生改变有关。同时,晶界、应力分布等因素也可高度影响相变驱动场和滞后行为。对于MnCoGe_0.99In_0.01合金而言,零压下其相变温度在330 K附近,外磁场从0变化到5 T过程中其熵变峰值可以达到17.9 J kg^-1K^-1,施加静水压力可以驱动该体系中的磁-结构相变温度向低温区移动。0.24 GPa压力下相变温度降低至280 K左右,5 T磁场变化下熵变峰值仍然可以保持在15.9 J kg^-1K^-1,这表明通过低压力调节即可以将该材料的相变温度在包括室温在内的温度区域连续可调。当压力达到0.53 GPa时,发生磁-结构退耦合现象,因此相变过程中的熵变也会急剧降低至10.4 J kg^-1K^-1。压力驱动相变温度在室温内连续可调,预示着可以通过多场调节的方式提高制冷效率。