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常规合金的设计理念主要通过在单组元基体中合金化不同元素来得到更好的力学和物理性能。高熵合金（HEA）背离了传统的单组元概念,等原子比或接近等原子比混合五种及其以上组成元素,且每种元素含量不超过35%。由于多种不同组元混合,系统得到很高的热力学混合熵。高的组态熵抑制了体系形成中间化合物相的能力,得到了结构有序的单相固溶体。多种不同原子无序混合还会导致材料内部出现大的晶格畸变。这种畸变使得高熵合金在动力学上存在扩散延滞效应;同时使得材料内部位错运动受阻,从而提高了材料的强度。由于其高的相稳定性高熵合金具有其独特的物理机械性能,在高温和低温均下具有极高的应用潜力。在报道的高熵合金中,CoCrFeNi和CoCrFeMnNi体系是具有最稳定的单相面心立方结构的材料。然而,在超长时间的中温退火后两个体系都发现了明显的相分离现象。进一步通过微合金化的方法也可以打破由高熵效应产生的相稳定性,极大的调节了材料的机械性能。由此,除了将注意力集中在相稳定性和材料的单相结构的形成能力上,第二代高熵合金着力于研究亚稳态高熵合金以得到多相结构,并打破了原有的严格等原子比的化学成分,进一步扩宽了该合金体系的潜在应用范围。尽管目前已有关于单相高熵合金亚稳态状态的报道,但是相稳定性的控制方法、合金化效应的作用以及相分离对机械性能的影响还需要进一步的研究。首先,由于热力学的扩散迟滞效应和相失稳得到的极小的析出尺寸,使得相分离的过程和形成机理、新相的晶体结构分析都需要进一步阐明。进一步,仅仅通过单相的热力学失稳得到中间相化合物强化合金也是一种有效的提高材料综合性能的方法。然而,目前还没有相关的科学研究。第二,析出相强化已经成为高熵合金的高温应用的重要强化机制。然而,极少有工作通过高分辨显微结构分析,对析出相的形核与长大的动力学过程进行研究。由此可见,显微结构表征可以作为探索高熵合金相稳定性的一个重要手段。最后,区别于传统的单组元合金,高熵合金低的系统层错能使得其强度和塑性随着温度的降低有着极高的提升。然而目前没有从实验上定量评估层错能及其微合金化对高熵合金层错能的影响。同时,关于层错能的变化而导致的高熵合金的变形机制由孪晶变形转换为位错变形也很少有相关报道。另外,高熵合金的变形机制多为位错滑移,位错的形核过程和形核机制也需要进一步的研究。本论文的研究中,我们通过电弧熔炼和粉末冶金方法制备了CoCrFeMnNi,Al0.3CoCrFeNi和MoxCoCrFeNi（x=0,0.1,0.15,0.2）等多种固溶体用来研究面心立方体系的高熵合金的相稳定性和变形行为。主要包括:（1）为了研究高熵合金的中温不稳定性,对冷轧大变形的CoCrFeMnNi合金在450℃-1200℃超宽温度范围内退火处理。通过对回复再结晶的过程表征,我们发现在高温退火下组织结构主要为稳定的单相面心立方固溶体,然而在600℃-700℃中温退火后发生相分离析出σ相。超高分辨结构表征揭示了该析出相具有复杂的化学和晶体学结构。通过控制中温条件下的相分离程度,优化析出条件,可以使得材料具有很高强度和良好的塑性。（2）结合微合金化效应并合理控制高熵合金的材料处理工艺,可以得到相分离的初级形核阶段,在CoCrFeMnNi和Al0.3CoCrFeNi合金中得到弥散的纳米析出相。CoCrFeMnNi合金中纳米析出相被确定为HCP相而非先前的σ相。析出相与基体的取向关系为:[100]HCP∥[110]FCC,（01-1）HCP∥（111）FCC;Al0.3CoCrFeNi合金中的纳米析出相为BCC结构的有序B2相。与基体的取向关系为:[011]FCC∥[111]BCC,（1-1-1）FCC∥（110）BCC。通过高分辨的结构表征,我们还发现由于合金内部的位错与孪晶界面的交互作用产生形核条件,B2相沿着基体的孪晶界面形核,保持了一定的晶体学取向关系,向着界面能最低的方向生长。（3）通过粉末冶金和热挤压的方法微合金化难熔的Mo元素。合理控制热处理条件得到掺杂的单相固溶体。通过对位错结构的显微表征,我们发现,Mo元素明显的阻碍了位错的扩展,提高了系统的层错能。同时,材料的变形机制由孪晶变形转换为位错变形。进一步,通过纳米压痕实验研究了高熵合金中位错的形核机制,塑性变形初期,高熵合金的变形主要是通过多原子协同作用导致的偏位错形核实现。本研究对高熵合金的独特力学性能和相稳定性进行了更深入的理解。为高熵合金的开发与应用提供了理论基础与科学指导。高熵合金内部的微合金元素的原子占位、原子与位错的交互作用及其高强度高熵合金的设计摸索等相关工作,需要进一步进行探究。