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多主元合金设计思路是一种全新的合金设计理念,这种设计模式打破了传统合金的设计思想,所获得的高熵合金具有独特的效应,并具有优异的性能。但在金属间化合物中至今未被使用。本文率先应用多主元合金设计思路到金属间化合物设计中,建立了高熵金属间化合物模型,理论分析了其实际可获得性,提出了成分设计方法,研究了其组织及性能。高熵金属间化合物是一类具有长程有序晶体结构的金属间化合物,至少某一亚点阵上由3种或3种以上原子按(近)等摩尔比随机占据,其金属间化合物相的体积分数至少75%以上。热力学分析表明,高熵金属间化合物比传统金属间化合物的组态熵高,比高熵合金的混合焓低,具有更低的吉布斯自由能。动力学分析表明,高熵金属间化合物中原子不易有效扩散,容易导致合金形核和长大过程受到抑制。基于对第三组元的占位规律和伪二元系形成条件的分析,提出了高熵金属间化合物元素选择的基本规律:(1)占据同一类亚点阵的主元中大多数元素性质相近;(2)占据异类亚点阵的主元间大多数元素性质相差较大,或可形成相似配比的化合物;(3)同时占据多类亚点阵的主元作为可调控因素协调化学计量比的失衡。提出了高熵金属间化合物的设计方法,并设计了HEI1、HEI2和HEI3三类模型合金。提出了高熵金属间化合物中ΔSconf、VEC、ΔHmix和δ的计算方法。对HEI1型金属间化合物的研究表明,(X1,X2,…,Xn)3Al系的主相为B2结构,形成了B2型高熵金属间化合物,其具有较高的硬度和强度,较低的塑性。通过调整合金元素的种类及含量,可实现合金相组成由B2+FCC→B2+FCC+BCC→B2+BCC的转变。对HEI2型金属间化合物的研究表明,Ni3(X1,X2,…,Xn)系具有L12+FCC凝固组织。当只有Al、Si和Ti存在时,形成L12型单相高熵金属间化合物,添加Mn、Fe、V和Cr获得含FCC相的L12型高熵金属间化合物,其具有较好的塑性,一定的元素组成下具有较好的综合性能。Co3(X1,X2,…,Xn)(X=Al、Si、V、Ti和Cr)系主要为L12+B2相,形成了含B2相的L12型高熵金属间化合物,其强度较高,塑性较低。对HEI3型金属间化合物的研究表明,(Co,Ni)3(X1,X2,…,Xn)系主要为(FCC+L12)组织,形成了含FCC相的L12型高熵金属间化合物。在(Fe,Co,Ni)3(X1,X2,…,Xn)系中,多形成有序金属间化合物相和无序固溶体相共存的组织。通过调整Fe的含量可在一定程度上控制合金凝固组织和力学性能。综合HEI1、HEI2和HEI3三类型金属间化合物的研究,得出了L12/B2型高熵金属间化合物的组织性能特点:在Fe-Co-Ni-Al-Si-V-Ti-Cr系中,当Al、Ti利于B2相形成;V、Cr利于无序FCC相的形成;Fe、Cr含量相近时,容易形成BCC相;Si、Ti容易在晶界处聚集;含FCC相的L12型高熵金属间化合物具有L12+FCC凝固组织,塑性较好;含B2相的L12型高熵金属间化合物和B2型高熵金属间化合物时具有B2+L12、FCC+B2凝固组织,强度较高。本文设计了高熵金属间化合物的模型合金,并通过实验研究证实了能够获得简单的晶体结构及相组成,也基本探明了各元素及含量对晶体结构的影响,为多主元合金设计思想在金属间化合物中的应用奠定了基础,开发出一类新型金属间化合物结构材料,具有一定的科学研究价值和工程应用前景。