高熵合金也即多主元合金,因其包含的原子种类多样,表现出许多不同于传统合金的独特性质,晶体结构上严重的晶格畸变,导致了它缓慢的动力学以及高的相稳定性,因此也表现出了很多优异的性能。目前对于多主元合金的研究涉及到了很多方面,各国学者从结构到性能的各个方面都开展了很多探索,但是对其很多基本的性质,如熔化机制、界面性质和熔体性质等还没有明确的理论。对于多主元合金,要想深入的了解其性能内在的原子机制,需要知道每种组元在其中发挥怎样的作用。因为组成高熵合金的各元素在元素周期表中位置比较接近,原子尺寸变化不大,而且在亚纳米尺度下分辨出近邻原子的异同需要设备有极高的分辨能力,这对目前的人类实验水平来说还做不到。但是在分子动力学模拟的方法下,就可以很方便的分出各种元素,为分元素研究提供了极大的方便。基于分子动力学的方法,本文研究了多主元合金的熔化动力学,从熔化的原子机制到多主元合金的Lindemann熔化理论都进行了探讨。熔化是一种拓扑有序到无序的转变,晶体变得无序并变成液体。在纯元素体系中,熔化仅与位置无序有关,而在多组元体系中,熔化还受化学成分的影响。本文实现了对五组元模型系统即CoCrFeMnNi高熵合金均匀熔化这一重要开放性问题的首次研究,特别关注原子机制。多种组分中的低熔点元素在CoCrFeMnNi高熵合金的熔融过程中起到了重要作用,并分为几个阶段:由于低熔点元素有非常大的原子位移,导致了体系部分无序在比体系整体熔点低得多的温度下就已经开始。但是这些元素并没有导致熔化的发生,而是催化了仍然符合晶格结构的可移动原子链和环的形成。随着温度的升高,其他元素也逐渐参与到这些高度相关的原子构型中,导致它们的生长和扩散,最终形成液相。详细的原子运动过程为涉及原子链和环的熔化机制提供了直接支持,而不是之前所普遍认可的Lindeman临界振动位移机制。在多主元合金熔化动力学的研究中,发现了体系液体形核的现象,熔化开始于液核或者说临界核的形成,然后自发生长。具体过程如下:随着体系温度的不断升高,在接近熔点时,体系会形成液体核,液体核的大小成指数形态分布,并不断涨落,随着温度的继续升高,小液体核消失,优势核会继续变大,直到整个体系熔化。针对液体核形成的内在机制,以及如何理解液体核形成的理论,需要知道高熵合金体系固/液界面能的相关信息。由于固、液两相均为凝聚态,仅靠实验手段很难获得固/液界面能。故通过建立物理模型,并借助计算机模拟的手段,探讨了 CoCrFeMnNi高熵合金体系的界面动力学,计算了 CoCrFeMnNi高熵合金体系的固/液界面能和各项异性参数。计算出的各项异性参数要远远小于传统合金,因此可以说明CoCrFeMnNi高熵合金更易于形核,所以这就从能量角度解释了多主元合金在熔化过程的形核机制。高熵合金熔化后形成的合金熔体对于合金凝固后的晶体或非晶来说,是一种“母体”的存在。因此合金熔体内部的微观结构对合金凝固后的晶体或者非晶的微观结构有一定“遗传性”,进而对固体的性质有着很大的影响,所以对合金熔体的研究一直是研究者们热衷的领域。而熔体的研究很重要的一个方面就是熔体的传输动力学部分,而熔体的传输又包含两个互相制约的对象:即扩散和粘度。熔体中的原子扩散系数越大,则熔体扩散越快,证明其动力学过程越快,相应的其粘度也就越小,粘度系数越小。反之,如果体系的动力学过程缓慢,则熔体的粘滞度就大,相应的熔体内原子的扩散系数就小,因此这两个方面就被斯托克斯-爱因斯坦关系联系了起来。扩散是决定液体中相形成和其他传输特性的关键动力学因素。在多组分系统中,不同元素的存在对扩散率的测量和理解提出了挑战。在这里,通过使用分子动力学模拟,确定了由五种成分组成的CoCrFeMnNi高摘合金（Cantor合金）液体的扩散常数和原子运动过程。结果表明,在这种特殊混合物中,在涵盖平衡和过冷液体区域的广泛温度范围内,扩散率非常符合阿伦尼乌斯（Arrhenius）定律,所有具有不同键能和原子尺寸的合金元素的活化能都接近,多组分液体中的扩散率倾向于被具有边际差异的组分均匀化。传输行为同质化的强烈趋势也反映在斯托克斯-爱因斯坦（Stokes-Einstein）关系中。通过混合具有边际差异的多种成分,可以使合金具有均匀的性能和行为,这使我们能够将不同的元素视为单一类型的原子,即赝原子,用于多组分液体中的扩散以及可能的结构和物理特性。