【摘 要】
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共晶高熵合金（EHEAs）具有优异的综合性能,有望成为先进的结构功能一体化材料,表现出广阔的应用前景,目前已成为金属合金研究领域的热点之一。但是如何科学的设计共晶高熵合金,尤其是含有更多组分（元素数≥7）共晶高熵合金的设计模型和方法,目前还鲜有报道。本文旨在通过提出新的共晶高熵合金设计理念,设计出具有更多组分的共晶高熵合金（元素数≥7）,同时研究不同元素与热处理工艺对于共晶高熵合金组织演变以及综合
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共晶高熵合金（EHEAs）具有优异的综合性能,有望成为先进的结构功能一体化材料,表现出广阔的应用前景,目前已成为金属合金研究领域的热点之一。但是如何科学的设计共晶高熵合金,尤其是含有更多组分（元素数≥7）共晶高熵合金的设计模型和方法,目前还鲜有报道。本文旨在通过提出新的共晶高熵合金设计理念,设计出具有更多组分的共晶高熵合金（元素数≥7）,同时研究不同元素与热处理工艺对于共晶高熵合金组织演变以及综合性能的影响。本文主要结论如下:（1）提出新的基于混合焓的共晶高熵合金设计方法,打破了前人所提出的混合焓设计方法中元素常常限制于Nb,Ta,Zr,Hf等元素的限制。在基于Al-Ni混合焓值为-22k J/mol的前提下,利用由两种元素所构成的元素组合来替换Al元素。元素组合内的元素需要满足以下要求:（ⅰ）一个元素的混合焓值大于-22 k J/mol但小于0,而另一个元素的混合焓值则要小于-22 k J/mol;（ⅱ）所替换的所有元素原子百分比加起来要等于1。按照这个设计原则,利用不同的单个元素组合设计出了1个5元以及6个6元共晶高熵合金,其中6元全共晶结构合金CoCrFeNi2.1Mo0.57Hf0.43与理论值完全一致;利用多个元素组合,成功设计出了7元至10元共晶高熵合金:CoCrFeNi2.1V0.66Ta0.18Nb0.17、CoCrFeNi2.1V0.33Mo0.17Ta0.26Nb0.25、CoCrFeNi2.1W0.11Mo0.11V0.22Ta0.28Nb0.28、CoCrFeNi2.1W0.12Mo0.13V0.23Ta0.19Nb0.19Ti0.15,并较好地契合了理论预期,该方法为共晶高熵合金的成分设计提供了新路径,拓宽了共晶高熵合金的设计思路。（2）第一个发现并制备了具有双峰共晶结构的Cr Fe NixV0.64Ta0.36（1.3≤x≤1.9）共晶高熵合金系。双峰共晶组织由粗大树枝状共晶E1（FCC+σ）与细密层片状共晶E2（FCC+Fe7Ta3）两种不同共晶组织所组成。其中具有完全细密共晶组织E2的Cr Fe Ni1.85V0.64Ta0.36共晶高熵合金展现了最优的强塑性匹配,在室温下的压缩屈服强度和应变分别为1475.3MPa和38.095%。（3）随着Ta元素的增加,共晶高熵合金系CoCrFeNi2.1V0.66TaxNb0.17（x=0.28-0.52）和CoCrFeNi2.1V0.33Mo0.17TayNb0.25（y=0.26-0.36）均呈现出典型的从亚共晶到完全共晶再到过共晶的组织转变过程,且始终保持着FCC+Co2Ta的相结构。（4）对共晶高熵合金CoCrFeNi2.1V0.66Ta0.44Nb0.17和CoCrFeNi2.1V0.33Mo0.17Ta0.36Nb0.25进行650-1100℃退火处理后发现,随着退火温度的升高,两种合金的屈服强度并未持续降低,反而分别在800℃与650℃时出现了反常升高,分别达到1675.36MPa和1693.41MPa,这与层片间距的减小以及Ta元素在晶界处的富集有关。CoCrFeNi2.1V0.33Mo0.17Ta0.36Nb0.25八元共晶高熵合金在800℃下展现出710MPa的屈服强度以及超过50%压缩工程应变,其高温强度明显高于Ni Al-Cr（Mo）Hf等传统共晶合金以及TiZrHfNbTa等经典高熵合金。
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