随着现代社会的进步和高新技术的发展，人们对材料提出了各种各样的功能需求。需求就是动力，就是方向。因此，一方面需要开发新的功能材料体系以满足人们的需求;但更重要的是，需要深入理解功能材料的功能行为机理，为材料性能的优化和新体系的开发提供技术和理论支持。近年来，磁控功能材料因具有磁感生应变（应力）大，反应速度快等优点引起广泛关注。　　基于同步辐射的高能X射线束与中子束都具有强穿透能力，可研究在各种环境，如高温、低温、磁场、高压等条件下试样晶体结构及微结构的变化。不同的是，高能X射线衍射原位实验技术可以追踪单个晶粒在外场作用下的微结构演化，而原位中子衍射技术可以给出外场下试样通体应力和织构演变的有效信息。本论文正是结合以上两种先进原位实验技术对Ni-Mn-Ga、CoO和Ni-Co-Mn-In三种典型磁控功能材料的晶体结构、微结构及功能行为的关联性予以深入研究，揭示磁/力致马氏体变体选择，超弹性行为及磁致相变的物理本质，为进一步发展磁、力、热等外场下磁控功能材料功能行为的物理模型提供了直接实验证据。　　Ni-Mn-Ga铁磁形状记忆合金的功能行为与马氏体孪晶变体取向密切相关。本论文对具有四方结构马氏体相的Ni-Mn-Ga合金分别在母相和马氏体相进行单轴压缩形变，研究包括晶间应力、变体取向分布在内的马氏体相微结构单元在单轴应力作用下的演化规律。一方面，利用中子衍射技术获得了热压缩塑性变形前后Ni48Mn30Ga22和Ni53Mn25Ga22合金室温通体织构信息，发现热压缩塑性变形可以显著改善母相铸态织构，变形后再冷却产生的马氏体中孪晶变体具有强烈的择优取向;另一方面通过中子衍射和高能X射线衍射技术原位研究了室温处于四方结构马氏体相的Ni49Mn25Ga22Co4合金，单轴压缩过程中微观应力和变体取向分布的演化，为单轴应力作用下马氏体孪晶变体的择优生长，即去孪晶行为，提供了晶体学证据。具有四方结构马氏体相的Ni-Mn-Ga合金，在单轴压应力作用下，其马氏体孪晶变体择优生长（取向）的晶体学机制为:a轴或b轴平行于外加压应力的马氏体孪晶变体以消耗c轴平行于外加压应力的马氏体孪晶变体为代价优先长大。该机制可以用马氏体晶粒或孪晶变体取向相关Bain畸变能来解释。　　一些具有马氏体相变的有序合金可表现出超弹性行为，即大部分或全部超过弹性区的变形应变会在应力去除后消失。本论文利用同步辐射高能X射线漫散射技术，原位研究了Ni2MnGa单晶预马氏体相的超弹性功能行为。通过构建三维倒易空间特征斑点漫散射分布，原位观察Ni2MnGa单晶预马氏体相包括调制畴结构在内的晶体结构随单轴压应力的演化，揭示了预马氏体相的两阶段超弹性变形机制。这两阶段变形机制分别为单轴压应力诱使预马氏体相调制畴择优再取向和择优取向的预马氏体调制畴向无公度5层调制马氏体相的相变。Ni2MnGa合金预马氏体相在垂直于加载方向上可获得的弹性晶格应变为2％，而在平行于加载方向上为-3％。　　Ni-Mn-Ga体系合金的磁感生应变是由磁场诱发铁磁马氏体孪晶变体择优取向引起的。本论文基于同步辐射高能X射线衍射技术，在磁场和温度场耦合作用下，对该体系合金的晶体结构和微结构演化进行原位观察。实验表明，在Ni-Mn-Ga体系中，与无磁场冷却产生的自协调马氏体变体不同，Ni-Mn-Ga单晶在磁场作用下冷却可转变为易磁化轴近似平行于磁场方向的单变体马氏体状态;并且，相对于在马氏体相施加磁场的方式，在恒定磁场作用下冷却更容易获得单变体马氏体相。与Ni-Mn-Ga体系不同，在Ni-Co-Mn-In铁磁合金中，磁感生应变是由磁场诱发反铁磁（或顺磁）马氏体相转变成铁磁母相的逆马氏体相变产生的。本论文利用高能X射线衍射技术研究了在不同温度下磁场对Ni-Co-Mn-In合金相变行为的影响。研究发现:在250K和260 K时，增加磁场均可诱发马氏体向母相的转变，但这一转变过程随磁场撤去后不可逆。　　反铁磁CoO单晶在马氏体状态下亦可产生大约1％的磁感生应变，但其磁感生应变的机制不同于Ni-Mn-Ga和Ni-Co-Mn-In两种铁磁合金体系。本文通过高能X射线衍射技术提供了磁场下CoO反铁磁马氏体变体重新排布的直接晶体学证据。实验证明，在磁场作用下，易磁化轴垂直于磁场方向的CoO反铁磁马氏体变体以消耗易磁化轴平行磁场方向的反铁磁马氏体变体为代价择优生长，这与铁磁马氏体变体磁场下择优取向机制不同。认为，CoO单晶中变体择优生长是通过磁场作用下变体界面附近的电子旋转转动(Spin-flop)实现的。