随着航天技术的快速发展，对性能更好的高温结构材料的需求越来越大。目前，镍基高温合金应用于工作温度可高达700℃的场合。然而，由于其熔点限制，镍基高温合金难以在更高的温度下工作。因此，寻找熔点更高、高温性能更好的材料具有重要意义。基于多主元高熵合金设计理念发展而来的难熔高熵合金材料由于其突破了传统合金设计理念中单一主元合金设计的框架，使在接近无限的相空间内进行合金设计具有了可能。因而，难熔高熵合金在航空航天工业等领域具有巨大的应用潜力。然而，绝大多数难熔高熵合金存在室温脆性的问题，这极大限制了其工业应用的能力。为提高难熔高熵合金的室温塑性，对其变形机制进行研究具有重要意义。本论文设计制备了一系列难熔高熵合金材料，并对其室温、高温力学性能和变形机制进行了系统的研究工作，取得了以下主要创新成果：

(1) 设计制备了高密度共格纳米强化难熔高熵合金材料(W₃₀Ta₅FeNi)，对其室温和高温准静态力学性能和微观组织结构进行了研究分析。W₃₀Ta₅FeNi在室温条件下准静态压缩强度可达2500 MPa以上，压缩应变约为30%。W₃₀Ta₅FeNi基体结构为面心立方(FCC)、体心立方(BCC)和μ相三相结构，在时效退火处理后，FCC基相中出现高密度弥散分布的共格纳米沉淀(D0₂₂)。多相结构协调强化机制使材料在室温压缩条件下达到超高强度。其中共格纳米沉淀强化机制为主要强化机制，时效强化处理后材料强度提高一倍。在高温准静态压缩实验中，材料在600 ℃、800 ℃和1000 ℃强度分别可达1500 MPa、1000 MPa和300 MPa。在高温变形过程中，纳米沉淀相发生了长大，沉淀强化机制从位错切过机制向绕过机制转变，这是材料高温强度下降的主要原因。经过和镍基高温合金力学性能对比，W₃₀Ta₅FeNi具有明显的高温强度优势。

(2) 为了进一步提高课题组前期发明的自锐钨高熵合金，本文采用μ相析出设计策略，对μ相的形貌和分布进行了调整，显著改善了钨高熵合金的拉伸性能。通过控制相变过程，使μ相由液固相变转变为固固析出相变，有效解决了μ相在晶界和相界偏析导致的脆性问题。此外，纳米μ相颗粒引起的Orowan效应有效地提高了拉伸强度(提高了~150%)，同时保证了拉伸塑性。该材料设计策略显著提高了合金的拉伸塑性，为解决类似的材料脆性问题提供了新的范式。

(3) 针对难熔高熵合金晶格畸变问题，使用基于同步辐射的X射线衍射(SR-XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)，对TiZrHfNbTa难熔高熵合金准静态拉伸实验前后的局部晶格畸变进行了详细分析。结果表明，在制备的TiZrHfNbTa难熔高熵合金中，锆原子中心存在明显的局部晶格畸变，铌原子中心存在中度畸变。拉伸试验后，这两种变形都更加明显。

因此，我们提出，因为其更高的局部晶格畸变，原子半径越大的原子在固溶强化中发挥更重要的作用。EXAFS拟合结果表明，在相同形变条件下，原子半径越大的锆和铪原子离中心原子的距离越远。在拉伸试验过程中，变大的晶格畸变可能导致材料塑性降低。

(4) 通过难熔合金元素设计，本文制备了一种新型(CoCrNi)_94.5W₃Ta_2.5合金材料。通过多个热力学过程，不仅能按照预期引入高密度均匀分布的γ’’ 纳米沉淀相，还能适当控制金属间化合物（即具有D0₂₄超晶格的η纳米沉淀相）的大小和分布，同时获得超细晶结构。因此，在室温和低温下都成功地实现了优越的强度-塑性协同性能。该合金材料不仅在室温下具有~1.5 GPa的高屈服强度和~23.8%的断裂延伸率，而且在低温下具有~2.0 GPa的超高屈服强度和~13.2%的断裂延伸率。通过微观组织结构分析发现，热处理过程中η和γ’’ 相相继出现。此外，两种类型的纳米沉淀相都发生位错切过强化作用。通过计算，γ’’ 纳米沉淀相在提高屈服强度方面发挥了最主要的作用，在不损失材料塑性的同时显著提高了强度。