低层错能的金属材料常具有孪生诱发塑性(TWIP)和相变诱发塑性(TRIP)效应，所以具有高强度和高塑性的优异匹配。经典的面心立方结构(FCC)的五元FeCoCrNiMn高熵合金和三元CoCrNi中熵合金(Medium Entropy alloy，MEA)，层错能很低，后者甚至为负层错能（0K，从头计算结果），有报道这两种材料均克服了传统的强度与韧性的倒置关系，具有优异的损伤容限性能，即强度、塑性和韧性的优异匹配;然而，注意到这是在低屈服强度条件下(＜400MPa)的结果。对于极低层错能金属，提高其屈服强度具有显著的科学意义和应用价值。异构(Heterogeneous grain structure，HGS)是一种晶粒尺寸从纳米到微米尺度的非均匀构筑结构，可有效地同时提高强度和塑性;特别地，HGS可诱导强烈的背应力硬化。本文研究的动机是在CoCrNi MEA中，利用大应变塑性变形和再结晶退火获得高强度的HGS，研究并阐明MEA HGS的疲劳机理以及疲劳裂纹形核及扩展的机理，刻画HGS对疲劳行为的影响机制。　　选取的实验材料为CoCrNi MEA，依次进行固溶处理(1150℃×12hours)、热锻(950℃×0.5hour保温，终锻温度870℃)和室温冷轧（95％压下量），成分为Co36.20Cr35.67Ni35.19(wt％)。随后，选取不同的再结晶退火温度（保温时间均为1小时，水淬），得到三种类型的微观结构:1）500℃再结晶时，得到纳米层片结构(nano-lamellar structure，NLS)，近似冷轧变形状态;2）600℃再结晶时，得到HGS;3)800℃再结晶时，得到近微米尺度等轴晶的微观结构(homogeneous micro-grained structure，HMS)。对以上三种微结构进行了应力比为0.1的疲劳实验，得到应力-疲劳循环周次(S-N)曲线与疲劳裂纹扩展速率曲线;设计了不同循环周次的停机实验，利用高分辨电子背散射衍射(EBSD)技术观察了微观结构与裂纹扩展路径，以及裂纹前段塑性区的微观变形结构;利用扫描电子显微镜(SEM)对断口进行观察分析。获得主要研究结果如下:　　1)室温准静态拉伸实验(应变速率5×10-4，S-1)结果显示，NLS的屈服强度(YS)为1760MPa，拉伸强度(UTS)为1800MPa，总延伸率(ET)仅有3.4％;HGS的YS为1100MPa，UTS为1220MPa，ET可达25％;HMS的YS仅为500MPa，但UTS达到905MPa，ET可达52％。进行了拉伸加卸载实验，发现HGS相比HMS具有更宽的Bauschinger迟滞环，说明HGS具有更大的背应力硬化效应。　　2)高周疲劳实验结果显示，基于S-N曲线，疲劳强度从高到低的顺序与强度的顺序一致，即NLS(506MPa)→HGS(427MPa)→HMS(259MPa);然而，对疲劳强度进行归一化处理（除以拉伸强度），则上述顺序改变为HGS(0.35)→HMS(0.29)→NLS(0.28)，即HGS具有最好的高周疲劳性能。　　扫描电子显微镜断口分析表明，三种微观结构的疲劳裂纹均起源于试样表面。NLS的疲劳断口出现沿片层方向的条纹，显示出层片结构疲劳断裂的特征，可能会有效阻止垂直于片层方向的疲劳裂纹的扩展。进一步观察到，HGS的疲劳裂纹萌生于大晶粒内部的滑移面，由于背应力硬化主要作用在大晶粒与小晶粒之间的界面（即晶界），故HGS诱导的背应力硬化将有效提高晶界处的加工硬化能力，从而抑制疲劳裂纹在晶界处的萌生，使HGS具有更高的疲劳强度与拉伸强度的比值。观察到HMS的疲劳裂纹萌生于孪晶界。因此，疲劳裂纹萌生方式将因不同的微观结构而异。　　3)疲劳裂纹扩展实验结果表明，在同一应力强度因子水平下，塑性更好的试样疲劳裂纹扩展速率是更慢的。用Paris公式拟合疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子的曲线得到，在稳态扩展区，NLS的m值最大为3.52，HMS的m值为3.40，而HGS的m值最小为2.05。这表明HGS的疲劳裂纹扩展速率随着裂尖应力水平的增加而增长的速率是最慢的，反映出其优秀的抗疲劳裂纹扩展特性。通过表面疲劳裂纹的观察发现，HGS的疲劳裂纹扩展到小晶粒处，由于小晶粒强度高，不易变形，从而使裂纹向易变形的大晶粒出偏折，使得主裂纹路径上有一些分叉，这增加了裂纹扩展路径的长度，同时增大了裂纹面的粗糙度，降低了裂纹的扩展速率。