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高熵合金是一种新型金属材料,具有独特的结构和优异的性能,因此受到广泛的关注。本课题用真空电弧熔炼法制备了含有难熔金属元素的CuYZr/Al,Ti,Hf、CuxYxZrTiHf(x=0.6,1.0,摩尔比)和AlxHfNbTiZr(x=0、0.5、0.75、1.0、1.25和1.5,摩尔比)系列高熵合金。较为系统地分析了这些高熵合金的物相结构和组织形貌,测试了热学参数、力学性能、海水耐蚀性等性能,探讨了合金成分对高熵合金结构和各项性能的影响机制。主要研究结果如下:1.三种CuYZr/Al,Ti,Hf高熵合金的主要结构都由密排六方(HCP1)树枝晶和存在于枝晶间的体心立方(BCC)结构CuY型化合物相组成。特别地,富Hf的HCP2固溶体相和少量非晶相分别出现在CuYZrAlHf和CuYZrAlTi高熵合金中。Hf、Ti和Zr元素集中分布在HCP1和HCP2固溶体中,这表明HCP结构元素能促进高熵合金中HCP固溶体的形成。CuYZrTiHf高熵合金的压缩屈服强度为1340 MPa,断裂方式为塑性断裂;而CuYZrAlHf和CuYZrAlTi高熵合金具有更高的强度和硬度,断裂方式为脆性断裂。富Hf-HCP2相和非晶相的存在能阻碍位错运动,起到明显强化作用,大幅降低了CuYZrAlHf和CuYZrAlTi合金的塑性。海水溶液中的电化学腐蚀测试表明,三种合金枝晶间的CuY型化合物发生了明显的腐蚀,而HCP树枝晶耐蚀性良好。此外,CuYZrAlTi合金具有较好的耐点蚀性。2.铸态CuxYxZrTiHf高熵合金由HCP固溶体相和位于枝晶间的CuY化合物相组成。通过同时改变Cu、Y两种元素的含量,能够调节这两种物相在高熵合金中的体积分数。其中,Cu0.6Y0.6ZrTiHf合金的HCP相体积分数增多,CuY相明显减少。两种合金在1400℃以下没有出现熔化现象。Cu0.6Y0.6ZrTiHf高熵合金的塑性较好,但硬度和压缩强度略低于CuYZrTiHf合金。CuY化合物和HCP固溶体的体积分数主要决定了高熵合金力学性能的差异。海水耐蚀性测试表明,Cu0.6Y0.6ZrTiHf合金出现了二次钝化行为,具有较好的局部耐点蚀性。对Cu0.6Y0.6ZrTiHf和CuYZrTiHf合金样品进行缓慢预形变(变形量10%)后,其强度和硬度都有小幅提升,但后者的塑性大幅下降。此外,预形变显著改善了这两种合金的海水耐蚀性。3.在AlxHfNbTiZr高熵合金(简称为Alx)中,Al0和Al0.5高熵合金由单一的无序BCC固溶体组成。除无序固溶体外,Al0.75~Al1.5高熵合金中新生成了有序BCC固溶体,且这两相的晶格常数很接近。较低的混合焓和价电子浓度有助于AlxHfNbTiZr高熵合金中有序固溶体的形成。在1400℃以下,AlxHfNbTiZr高熵合金未出现熔化现象。Al添加导致了高熵合金力学性能的显著变化。随着Al含量升高,脆硬的有序BCC相增多,合金的强度、硬度大幅提高,塑性变形能力明显下降。AlxHfNbTiZr高熵合金的强化机制有固溶强化、有序固溶体强化和细晶强化。Al添加有效降低了高熵合金的密度,提升了强度,从而大幅提升了合金的比强度。Al0合金具有良好的海水耐蚀性。Al添加后,合金的钝化区宽度减小,其表面发生了明显的点蚀现象,海水耐蚀性下降。