关键词： 双相高熵合金   超声技术   微观结构   力学性能  

摘要： 近年来,在开发高性能金属结构材料的过程中,一个重大的理论突破是多主元合金概念的提出,即所谓的高熵合金。多组元合金拥有独特的成分组成和微观结构,因此具有高强度、高硬度、高延展性、优异的耐腐蚀和良好热稳定性等优异性能,具有广泛的应用前景。双相高熵合金因其具有良好的综合性能而受到了广泛的研究,为了进一步提升双相高熵合金的力学性能,目前所使用的轧制、退火等方法是应用最为广泛的强化手段。然而,上述传统方法效率低,且难以实现高熵合金强度和塑性的协同提升。超声辅助成形技术因具有高能量、低能耗且生产效率高等特点,有望成为难变形材料最有效的加工途径。本文采用超声辅助成形技术,对双相高熵合金进行加工并结合X射线衍射仪（X-ray diffractometer,XRD）、扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）、背散射电子衍射（Electron backscattering diffraction,EBSD）和透射电子显微镜（Transmission electron microscope,TEM）、力学性能测试等表征手段,系统的研究了该技术对双相高熵合金:AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金和Fe50Mn30Co10Cr10亚稳态高熵合金的微结构演变以及力学性能的影响。主要研究内容及结果如下: （1）针对目前应用广泛的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金,对其施加不同加载时间（10 min、20 min、30 min）,且频率为20 kHz,振幅为20μm,压应力为350 MPa（约60%屈服强度）的超声振动辅助加载。经研究表明,超声振动辅助加载20 min后,该合金的极限抗拉强度和总伸长率分别达到1050 MPa和27.4%,相比原始状态（900 MPa和17.8%）分别提高了17%和54%,实现了强度和塑性的协同提升。随后对超声振动辅助加载后AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金的微结构进行分析,研究发现,超声振动辅助加载能够诱导尺寸为1μm的BCC（B2）相的析出,该析出强化作用是合金抗拉强度提升的主要原因。而软相FCC（L12）与硬相BCC（B2）的协同变形以及超声加载激发的多重滑移体系提升了应变硬化效应,从而实现了强度和塑性协同提升。该研究为制备高性能共晶高熵合金提供了一种节能高效的新方法。 （2）选用典型的Fe50Mn30Co10Cr10亚稳态高熵合金,并对其施加不同加载时间（10 min、20 min、30 min）,且频率为20 kHz,振幅为20μm,压应力为241 MPa（约60%屈服强度）的超声振动辅助加载。实验研究发现,在超声振动辅助加载30 min后,该合金在几乎不损失塑性的情况下,屈服强度达到了573 MPa,相比原始态（402 MPa）提高了42.6%。超声加载诱导了Fe50Mn30Co10Cr10高熵合金内大量孪晶的产生是屈服强度增加的主要原因,这些孪晶在晶界或晶内形成位错屏障,能够有效阻碍位错滑移和晶界变形,从而提高亚稳态高熵合金的屈服强度。此外,超声振动辅助加载促进HCP相生成以及位错密度的增加,也对合金强度的增强起到了一定程度的贡献。上述研究为调控亚稳态高熵合金的微结构进而获得优异力学性能提供了可以实现的新途径。

关键词： 轻质高熵合金   快速凝固法   B2相   力学性能   强化机制  

摘要： 长期以来,对高强度和高延展性金属材料的追求一直是材料科学研究的前沿。由Al、Ti、Zr、Nb和V等元素组成的体心立方（BCC）结构轻质高熵合金因其优异的机械性能而备受关注。然而,单相BCC结构合金材料虽然具有优异的强度但因滑移系的缺乏,其延展性常显不足。众多研究发现,通过调控元素含量及改进制备工艺,可有效诱导有序的B2相生成,进而改变体系中位错的滑移模式,从而优化合金材料的延展性。这一发现为提升轻质高熵合金的综合性能开辟了新的途径。鉴于此,本文以AlNbZrTiV高熵合金体系为研究对象,通过采用快速凝固法和电弧熔炼法研究了不同凝固温度和元素含量的改变对体系中B2相的变化对合金力学性能的影响,揭示了有序相对材料强度和延展性的强化机制,具体研究内容如下: （1）采用快速凝固法通过对浇铸模具温度和凝固速率的调控制备了四种轻质高熵合金Al0.75Nb Zr1.5Ti3V（理论密度为5.49 g/cm3）,实现了对合金微结构的优化。实验结果显示,在恒温槽温度设定为-10°C的条件下制备的合金,其B2相的体积分数显著提升至26.61%,相较于25°C浇铸样品的1.82%有了大幅提升。同时,B2相的形态也发生了明显变化,由25°C浇铸时的针状转变为网状结构。这种有序的B2相的增加不仅产生了密度更高的位错带,还激活了更多的交叉滑移,从而有效提升了合金的力学性能。在-10°C下制备的合金展现出了优异的综合力学性能,其总伸长率达到18.2%,屈服强度高达1218.9 MPa,相较于25°C条件下浇铸的合金,总伸长率提升了45.6%,实现了强度与塑性的协同增强。 （2）鉴于上述研究中B2相为富Zr相,本课题进一步探索了Zr含量对合金微观结构及力学性能的影响。通过采用电弧熔炼法的浇铸系统,制备了四种不同Zr含量的合金材料,即Al0.75Nb ZrxTi3V（x=0.25、0.5、1和1.5）。本实验借助TEM的表征分析,发现Zr含量的变化对合金中B2相的含量具有显著影响。具体来说,在Zr含量为0.25、0.5和1的合金中,B2相的体积分数分别为18.77%、15.49%和24.56%,这些值均高于Zr含量为1.5的合金（1.51%）。值得注意的是,在Zr1和Zr1.5合金中,B2相的体积分数差异尤为显著。Zr含量的改变不仅通过固溶强化机制显著提升了合金的屈服强度,而且促进了有序B2相的形成。B2相的增加导致了滑移带密度的提高,有助于在合金变形过程中更均匀地分布应力,从而延缓应力集中的发生,进而显著改善了合金的塑性。在研究的四种合金中,Al0.75Nb Zr Ti3V合金展现出了尤为优异的综合力学性能。其总伸长率高达25.0%,相较于Zr含量为1.5的合金的12.5%有了近百分之百的提升。同时,该合金还保持着1118.3MPa的高屈服强度。这一研究不仅深化了我们对有序相含量影响高熵合金性能的理解,也为未来设计和优化高性能轻质高熵合金提供了指导。

关键词： 高熵合金   微纳结构   粉末冶金   组织调控   强韧化  

摘要： 针对CoCrFeNi基高熵合金强塑性失配问题,提出了基于高能球磨、放电等离子体烧结和热挤压相结合的粉末冶金制备方法,探究了制备工艺参数对晶粒尺寸、第二相颗粒和孪晶组织演变的影响规律,分别制备出由粗晶、细晶和纳米颗粒构成的多尺度异构CoCrFeNiMnTi_(0.2)高熵合金,以及包含超细晶、纳米颗粒和纳米孪晶的CoCrFeNiMnTi_(0.2)高熵合金。拉伸力学性能显示,两种高熵合金屈服强度和断后伸长率分别高达1298 MPa和13%,以及1507MPa和7%,均实现了较好的强塑性均衡。最后,基于对霍尔佩奇系数修订,建立了纳米颗粒增强超细晶CoCrFeNi基高熵合金强化模型,揭示了纳米颗粒与微纳异构组织耦合强韧化机制,以及超细晶、纳米颗粒与纳米孪晶协同强韧化机理,并进一步发现纳米孪晶能够增加高熵合金流变应力,使新的变形孪晶形核,从而诱发多级变形行为。

关键词： 高熵合金   低温性能   变形机理   强韧化策略  

摘要： 高熵合金是由多种主要元素组成的新型金属材料,固有的多主元和构型熵高等特点,使其具备诸多优异的力学及物理化学性能,从而引起了研究人员的广泛关注。在低温工程应用方面,高熵合金优异的强塑性、良好的韧性和抗冲击能力、较高的相稳定性等特点使其在深空探测、低温超导、气体工业等领域极具应用前景。本文综述了高熵合金的低温研究进展,详细总结了高熵合金在低温环境的变形机制及强韧化机理,并结合传统低温工程材料的性能对比,展望了高熵合金未来低温工程应用的主要方向。

关键词： 高熵合金   强度   延伸率   TRIP/TWIP效应   力学性能  

摘要： 高熵合金是一种多组元合金,因其优异的综合力学性能成为航天航空发动机、坦克防护装甲等核心部件的潜在候选材料。与传统合金相比,多组元这种特殊设计导致的晶格畸变会显著增加高熵合金强度,然而随之带来其塑性的降低,Co Cr Fe Ni Mo系高熵合金由于高的强塑性,高温强度及耐腐蚀等性能有望成为下一代热端部件材料,得到了广泛的研究与关注,大量研究表明通过微合金化以及各种形变热处理工艺可以提高其强韧性,如(CoCrFeNiMo)C高熵合金抗拉强度和塑性分别达到825MPa、75%,为进一步提高其强韧性,本课题对(CoCrFeNiMo)C轧制热处理工艺进行调控,研究了固溶、轧制、退火、热轧的方式对(CoCrFeNiMo)C高熵合金结构以及性能所产生的影响,利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射式电子显微镜(TEM)以及电子背散射衍射技术(EBSD)等来进行分析,研究了堆垛层错能、孪晶形成和相变微观组织演变等强韧化机理。得到的主要结论如下:温轧态(CoCrFeNiMo)C高熵合金均能保持FCC单相结构,当对(CoCrFeNiMo)C高熵合金进行温轧处理时,可以看到该高熵合金会形成纳米级的超细微结构,这种超细微结构由分布卷缩在一起,随着温轧温度的上升,逐渐分布均匀,当对(CoCrFeNiMo)C高熵合金进行500℃温轧时,该高熵合金的性能达到最佳,屈服强度、抗拉强度与延伸率分别为1501MPa、1858MPa、9.5%,其变形机制以相变诱导塑性变形机制为主,孪晶诱导塑性为辅。低温退火态的(CoCrFeNiMo)C高熵合金为单相FCC结构,其板材位错重新排列会形成一些位错密度较低的区域。随着退火温度的增加位错逐渐缠结形成胞状组织,其他大部分位错密度大幅度降低,这种胞状组织对晶界运动形成钉扎作用。当温度继续升高时,位错软化,位错缠结成胞状的组织被释放,钉扎作用被大幅度降低。该高熵合金的屈服强度与抗拉强度随着退火温度的升高先增加后减小。当退火温度为500℃后合金屈服强度与抗拉强度同时提高至2046MPa、2244MPa,展现出优异的超高强度,随着温度的进一步升高,高熵合金再结晶区域逐渐变多,直至750℃10min退火时出现完全再结晶,并且伴随着MC型碳化物析出相的产生,当对合金进行750℃退火10min时,屈服强度、抗拉强度、延伸率均达到了较高的水平,依次是927MPa、1211MPa、42.1%,此时达到了最优的力学性能,并展现出优异的强韧性。在对(CoCrFeNiMo)C高熵合金进行800℃10min高温退火,合金组织由细小的再结晶晶粒以及未完全回复的变形晶粒组成,合金屈服强度有1052MPa的同时仍保持有35%的延伸率,非均匀结构使得该高熵合金展现出优异的力学性能,随着退火温度的升高,各高熵合金的平均尺寸在不断增加,晶粒异常长大的区域中HCP相体积分数、析出相均持续减少。当退火温度继续升高至1100℃时,该高熵合金的组织由均匀的等轴晶晶粒与退火孪晶组成。在1200℃退火10min时,该高熵合金出现了90.3%的超强塑性。

关键词： 高熵合金   异质结构   低成本   拉伸性能   强韧化机制  

摘要： 高熵合金具有独特的微观组织结构和优异的综合性能,在航空、航天和核能等领域的极端环境下具有广泛的应用前景。然而,原材料成本较高和制备工艺复杂等问题限制了其工程化应用。因此,本研究以“低成本、短流程、高强韧”为研究目标,选择不含Co、Ti和V等昂贵元素的FeCrNiAl系高熵合金作为研究对象,采用熔炼铸造工艺制备目标合金。本研究基于热力学计算和混合焓差异,将元素分为Ni-Al（BCC结构）和Fe-Cr-Ni（FCC结构）两组,通过合金成分优化和微观组织调控,制备出多个新型异构高熵合金材料。本研究的主要成果包括:在FeCrNi（NiAl）（0.2≤x≤2）系铸态高熵合金中,（NiAl）比例的提高促使无序FCC（A1）相比例逐渐下降,而无序BCC（A2）相和有序BCC（B2）相含量逐渐增多;拉伸屈服强度和抗拉强度随之大幅提高,而断后伸长率逐渐下降。当x=1.1,1.4和1.7时,合金展现出良好的综合力学性能,其拉伸性能与含钴的FeCrNiCo系铸态合金基本持平,而原材料成本下降50%以上。采用铸造法直接制备出“外壳-内壳-内核”异构FeCrNi（NiAl）铸态高熵合金,外壳区域为富Fe-Ni的软质A1相,内壳区域为富Ni-Al的硬质B2相,内核区域由A2相基体和B2析出相构成。特殊的核壳异质结构使FeCrNi（NiAl）合金展现出优于绝大部分铸态合金的拉伸性能（抗拉强度～1340.2 MPa,断后伸长率～18.0%）。在软/硬界面处不断堆积的几何必须位错（GNDs）不仅大幅提高了该合金的屈服强度,而且使合金保持较高的应变硬化率,延缓颈缩现象的发生;异构变形诱导（HDI）强化是其最主要的强韧化机制。增大Fe元素比例的FeCrNi（NiAl）（x=1.2,1.6,1.9）系铸态高熵合金均为A1+A2+B2多相结构。FeCrNi（NiAl）合金的主要区域由无序B2结构的纳米纤维外壳和被完整包裹的纤维状无序A1结构主相构成。特殊的纤维状异构使该合金不仅在室温下具有优异的拉伸性能（屈服强度～670.2 MPa,抗拉强度～1195.1 MPa,断后伸长率～21.1%）,而且在低温（77 K）下也展现出优异的强塑性匹配（屈服强度～851.2 MPa,抗拉强度～1412.6MPa,断后伸长率～18.3%）。在FeCrNi（NiAl）合金的基础上添加大量Mn（～26.3 at.%）元素和提高Fe:Ni元素比例,制备出FeNiCrAlMn（x=0,0.4,0.7）系铸态高熵合金。FeNiCrAlMn合金由富Fe-Cr的无序A2相基体和双尺度有序B2析出相组成,其室温拉伸屈服强度和抗拉强度分别为973.1 MPa和1274.4 MPa。FeNiCrAlMn合金为析出强化层片异质结构,高密度超细晶沉淀颗粒引入的析出强化和层片异构诱导的HDI强化使其具有～1143.7 MPa的抗拉强度,～712.1 MPa的屈服强度和～17.4%的断后伸长率。这些兼具“低成本、短流程、高强韧”的FeCrNiAl系异构铸态合金为后续高性能金属材料的设计和制备提供了实验依据以及参考价值。

关键词： 超纳双相高熵合金   分子动力学模拟   强韧化机理   梯度结构   纳米压痕  

摘要： 超纳双相(SNDP-GC)Co Cr Fe Ni Al高熵合金是同时运用合金化和结构化强韧化方法制得的新型纳米结构化合金材料。其双相微结构是将粒径在10 nm量级的高熵合金晶粒嵌入到几纳米厚的高熵合金非晶壳中而生成的。该材料的多主元特性和独特的非晶壳-晶粒双相微结构使其具有了高强度、高硬度和高韧性,在微纳米机电器件、表面工程等方面有着巨大应用潜力。不过,SNDP-GC高熵合金作为一种新兴材料,相关研究仍处于探索阶段。厘清SNDP-GC高熵合金在不同载荷下的塑性变形机理及微结构演化规律,有助于强度与韧性的优化设计,能够促进该材料的实际工程应用。本研究采用LAMMPS分子动力学模拟程序,模拟了SNDP-GC高熵合金在低周循环和伴随高频振动的拉伸或压缩载荷下的变形行为,分析了强度、韧性和微结构稳定性的演化规律,揭示了相应的塑性变形机理。尝试引入非晶壳厚度的梯度分布,研究了其对SNDP-GC高熵合金硬度及损伤容限的影响。此外,本文还针对分子动力学模拟方法,以纳米带回弹为例初步探讨了实验与模拟加载速率不匹配这一共性问题,明确了定量对比分子动力学模拟结果与连续介质模型结果的可能性。具体研究内容如下:(1)研究了SNDP-GC高熵合金在低周循环拉压载荷下的塑性变形机理。通过构建具有不同非晶壳厚度的SNDP-GC高熵合金,并与相应多晶高熵合金进行比较,揭示了SNDP-GC高熵合金特有的强度和微结构演化规律。由于多晶高熵合金主导变形机制为位错运动和晶界迁移,在循环载荷下容易出现晶粒合并,从而改变了初始微结构。而SNDP-GC高熵合金的主导变形机制为以集中剪切为主的非晶塑性变形。由于变形集中于非晶壳,晶粒内位错、孪晶、层错等缺陷的密度远低于多晶晶粒,因此这些缺陷具有更强的可恢复性,确保了SNDP-GC高熵合金良好的性能与微结构稳定性。此外,SNDP-GC高熵合金的微结构稳定性和塑性变形机制均对非晶壳厚度表现出强烈敏感性。非晶壳较薄的SNDP-GC,其非晶壳变形容纳能力较弱,导致了在其中形成了孔洞。相反,对于非晶壳较厚的SNDP-GC,其非晶壳良好的变形容纳能力可以使应变非局部化,从而阻止了孔洞的形成。(2)分析了高频振动对SNDP-GC高熵合金强度和变形机制的影响,为其加工成型提供了理论参考。(1)作为对比,首先模拟了单晶铝在伴随高频振动的拉伸载荷下的变形行为。结果表明,高频振动会导致单晶铝中位错提前开动,从而使材料软化,即屈服应力和应变下降,下降程度随振幅的提高而增加。研究还发现,高频振动对单晶铝的强度和延展性的影响不仅高度依赖于其晶格取向,还具有十分强烈的应变率敏感性。在低应变率拉伸中,高频振动有足够的时间促使位错泯灭,从而导致弹性变形和塑性变形的交替出现,显著抑制了应变强化效应。在高应变率拉伸中,拉伸载荷会导致位错无法在高频振动下及时消失,从而与后续位错交织,形成了位错网络,并不断致密化,减弱了高频振动的影响,因此强度有所回升。(2)模拟了SNDP-GC高熵合金在伴随高频振动的拉伸或压缩载荷下的变形行为。结果表明,在拉伸载荷作用下,高频振动对SNDP-GC高熵合金强度的影响十分微弱,但对其塑性变形机制有明显影响。在拉伸变形中,高频振动促进了非晶壳中的孔洞形核。由于晶粒与非晶壳尺寸量级相近,SNDP-GC高熵合金的强度未出现明显软化。在压缩变形中,高频振动明显降低了材料的强度。SNDPGC1的薄非晶壳变形容纳能力较低,其中的STZ分布更加集中,使更多应变传递至晶粒中,从而导致了材料强度降低。SNDP-GC2的厚非晶壳可以防止STZ的局部化,确保了材料相对较高的强度。此外,与单晶铝相比,SNDP-GC的应变率敏感性受高频振动的影响较弱。(3)探究了在纳米压痕中具有梯度分布非晶壳的SNDP-GC(GGC)高熵合金的塑性变形机制。调整合金中的非晶壳厚度,使之沿压痕方向遵循指定的梯度分布,从而构建了GGC高熵合金。研究结果表明,非晶壳的厚度梯度分布能够有效抑制压头邻域的应变局部化,从而产生了可观的强化效应。恰当的厚度梯度分布可同时激活晶粒中的位错运动与非晶壳中的塑性变形,从而导致了更为显著的强化效应。对比已有文献结果发现,本研究的GGC高熵合金硬度已接近相应的单晶高熵合金。厚度梯度分布的非晶壳阻碍了晶粒中FCC→HCP相变的发生,从而提高了GGC高熵合金的损伤容限。随着非晶壳中铝含量的减少,压头作用下材料表现出更为优良的应变传播能力,这是一种有效调控双相微结构变形模式的手段。此外,铝元素含量敏感性的大小还强烈相关于非晶壳的厚度梯度分布方式。(4)针对分子动力学模拟方法,以纳米带回弹为例初步探讨了实验与模拟加载速率不匹配这一共性问题。采用数值模拟和理论模型两种方法,研究了单晶铜纳米带的回弹行为,并分析了影响回弹时间的各种因素。通过固定纳米带两端,在其中

关键词： 多主元合金   强化机制   变形机制   异质结构  

摘要： 多主元(中熵及高熵)合金在诸多领域均表现出优异于传统合金的特性。特别是力学性能方面,多主元合金具有突破传统合金材料固有的“强度与塑性倒置关系壁垒”的潜力。本文在NiCoCr多主元合金研究的基础上,研究具有双重结构特征的微观组织的富镍多主元合金的微观结构与性能间的内禀联系,揭示特殊变形机制(如TRIP、TWIP效应)强韧化机理及发生条件。在获得高性能多主元合金的同时为领域内其他合金成分、工艺设计提供新思路。(1)通过“亚稳态工程”思路设计一种具有双相(富Ni与富Co-FCC高熵相)微观结构的热轧态NiCoCr中熵合金,合金在室温拉伸下屈服强度超过300±20MPa,抗拉强度超过800±20MPa,延伸率为114%。在拉伸过程中,由于富Ni-FCC高熵相与富Co-FCC高熵相之间的塑性变形差异导致两相界面处存在明显的应力,进而持续诱导亚稳态富Co-FCC高熵相向稳态富Co-HCP高熵相的转变,并在塑性变形以及类马氏体相变后期,与脆性富Co-HCP高熵相协调变形,有效防止过早的应力集中以及微裂纹的形核长大。这种TRIP效应可以有效维持合金高的应变硬化率,避免应力集中进而获得优异的力学性能。(2)在上述研究基础上,设计出一种富Ni的NiCoCrAlTi中熵合金。在冷轧处理后选择较低的时效(退火)温度,在富Ni-FCC基体高熵相形成异质晶粒结构的同时有序L12强化相以不连续的板条状析出,由此获得双重异质结构合金。该合金室温下屈服强度为1710±20MPa,延伸率为15±1.0%,合金在低温-196℃拉伸时,屈服强度达到1820±20MPa,延伸率也增加至23±0.5%。通过富Ni-FCC基体高熵相与有序L12强化相之间的协调形变,室温下以位错滑移以及层错变形机制为主,而在-196℃温度下变形时,启动了形变孪晶机制(TWIP效应),孪晶密度也随着变形程度的增加而增加,使得合金具有优异的应变硬化率的能力。(3)在NiCoCrAlTi中熵合金的研究基础上,进一步优化合金并沿用工艺设计思路,获得同样具有Ni-FCC基体高熵相与有序L12强化相组成的双重异质结构的微观组织NiCoCrFeAlTi高熵合金。同样地,在拉伸过程中该合金表现耦合多种强化机制。不同的是,该合金在室温拉伸下就表现出TWIP效应。这些强韧化机制相互耦合使得该合金获得优异的力学性能,即抗拉强度达到1850±20MPa,延伸率达到17±0.5%。

关键词： 铝基复合材料   高熵合金热处理   异质界面结构   力学性能   强韧化机制  

摘要： 相比于传统的陶瓷颗粒增强相,高熵合金(HEA)因其高强度、高塑性以及与铝合金优良的润湿性,成为极具应用潜力的金属材料增强相。然而,具有迟滞扩散效应的多组分HEA颗粒与铝基体易形成机械结合界面或多组元金属间化合物界面,限制了 HEA强韧化效果。因此,基于HEA/铝基体界面设计来优化铝基复合材料性能,具有重要的理论和实际需求。本文对Al0.5CoCrFeNi成分的单相BCC结构HEA颗粒在氮气和氩气气氛下热处理,分别获得氮气和氩气改性的增强相粉末(NHEA和AHEA),研究其相变结构。将改性的增强相粉末加入到2024A1基体中,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备NHEA/Al和AHEA/Al复合材料;另一方面,将HEA在不同温度下氧化热处理,制备不同温度氧化增强相(OHEA),研究OHEA相变规律,并制备OHEA/Al复合材料;研究所制备复合材料界面结构、力学性能、腐蚀性能以及对应的强韧化机理。本文主要研究结果如下:(1)惰性气氛热处理HEA增强铝基复合材料的组织演化及性能提升机制。通过对HEA分别在氮气和氩气中700℃热处理1h,制备NHEA和AHEA粉末;热处理后HEA的BCC衍射峰下降,并在晶界处析出FCC相,NHEA表面有纳米坑生成,AHEA表面出现纳米坑和纳米颗粒。制备的HEA/Al、NHEA/Al和AHEA/Al界面层呈现相似特征,均有1μm左右扩散层。HEA/Al和AHEA/Al扩散层界面主要形成Al9Co2相,NHEA/Al扩散层界面的氮化物(MxNy)厚度增加。以HEA/Al复合材料为例,应力主要分布在铝基体中,在拉伸时,裂纹率先从扩散层萌生,逐渐扩展到铝基体中,致使复合材料断裂。细晶强化、热失配强化和几何位错强化发挥主要作用,HEA/Al的抗拉强度(σuts)、屈服强度(σy)和延伸率(εf)分别为284.9 MPa、170.8 MPa和16.44%,与基体相比分别提高了 35.4%、19.1%和 47.7%,NHEA/A1 的 σy、σuts 和 εf分别为 165.4 MPa、293.3 MPa 和 15.1%,AHEA/A1 的 σy、σuts和εf分别为 151.6 MPa、284.1 MPa 和 11.6%。(2)氧化热处理HEA增强铝基复合材料的组织及其性能增强机制。HEA粉末500～900℃下分别氧化1h获得BCC-FCC双相结构OHEA粉末。通过SEM及XPS分析,OHEA表面形成的纳米颗粒为多元金属氧化物混合物。通过同样SPS工艺制备OHEA/A1复合材料,σy、σuts和εf分别为 323.81 MPa、198.72 MPa 和 18.16%,比 2024A1 基体分别提高 35.31%、57.34%和 63.33%,呈现优异的强韧性效果。其中OHEA与铝基体的反应被加速,且OHEA几乎完全发生反应而形成约20～30 μm的过渡界面。氧化热处理影响HEA溶质再分配,导致过渡界面为热加工过程中OHEA内FCC相反应演化来的FCC结构相(软相)和BCC相演化来的单斜结构相(硬相),两者相互交织在一起构筑了多相多尺度混合界面。拉伸过程中,硬相区因应力集中严重而优先萌生裂纹,软相区可迟滞裂纹扩展,硬相-软相的协同效应实现复合材料强韧化。