超重力燃烧合成是将超重力场结合燃烧合成技术制备材料的新方法,本文旨在拓展超重力燃烧合成技术在高熵合金制备领域的新应用。针对超重力燃烧合成制备的高熵合金,我们对其物相组成、微观结构、力学和热力学性能进行了系统表征,并且研究了Ni3Al的含量及Ti、Ta元素对高熵合金微观组织及其力学性能的影响。具体工作内容包括:以廉价的铝热剂粉为原料,采用超重燃烧合成技术和后处理工艺相结合成功制备了 Cr0.9FeNi2.5V0.2Al0.5、CoCrFeNi(Ni3Al)x和 CoCrFeNi3Al(Ti/Ta)高熵合金。在此过程中,高熵合金熔体和陶瓷熔体通过高放热燃烧合成反应迅速形成,在超重力场下完全分离,冷却后得到母合金。随后,依次进行常规真空电弧重熔、均匀化处理、冷轧、退火处理使合成的力学性能得到显著改善。以Cr0.9FeNi2.5V0.2Al0.75为合金体系,通过超重力燃烧合成结合真空电弧重熔成功制备出具有优异拉伸性能的高熵合金,抗拉强度达到1100 MPa,塑性变形超过3%;通过对高温熔体相分离动力学的计算发现,选用更高的超重力系数,有望跨越中间合金而直接制备出高性能的最终合金。在CoCrFeNi(Ni3Al)x体系中提出并实现了一种通过析出强化机制来设计和制备高强韧高熵合金的新策略,即通过向CoCrFeNi基中添加Ni3Al,形成一种FCC高熵合金基体上弥散分布纳米Ll2析出相的结构。通过优化Ni3Al的加入量,可有效调控合金的力学性能,其中CoCrFeNi(Ni3Al)0.75合金具有最优的综合强韧性,拉伸断裂强度达到1200 MPa,屈服强度达到910 MPa,延伸率达到14%。这较之没有析出相的CoCrFeNi四元高熵合金基体,屈服强度提高了 3倍。TEM分析及理论计算表明,析出机制是导致合金性能提升的主导因素。在CoCrFeNi(Ni3Al)0.75的基础上通过添加Ti和Ta微量元素可使合金性能得到显著提升,添加Ti元素后,合金的拉伸断裂强度、屈服强度和延伸率分别是1450 MPa、1150 MPa和15%。当Ti和Ta同时添加时,合金拉伸性能达到了当初既定目标,拉伸断裂强度1550 MPa,屈服强度达到1220 MPa,延伸率达到6%。这两种合金主要的强化机制是析出强化。