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高熵合金打破了传统合金的设计理念,由五种或五种以上元素以等原子比或接近等原子比组成。高熵合金概念的提出为探索具有独特性能的先进材料提供了有效的合金设计理念,对其深入研究具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本课题选取具有一定非晶形成能力的等原子比FeSiBAlNi五元高熵合金作为基体,添加尺寸不同的C、Ce、Gd和Co_x(x=0.2~0.8)作为第六组元,系统性研究添加组元的本征属性和尺寸效应对基体显微组织及性能的影响;选择适当的退火温度对高熵合金粉末进行热处理,研究退火温度对显微组织和性能的影响。此外,利用放电等离子烧结技术制备FeSiBAlNiM(M=C,Co_x,Ce)块体高熵合金,并探索成分和性能相关性。本课题利用机械合金化法制备高熵合金粉末,通过放电等离子烧结制备块体合金。结合X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析仪(DSC)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、交变梯度磁强计(AGM)、维氏显微硬度计和电化学工作站等仪器进行显微组织及性能测试分析,主要研究结果如下:1.利用机械合金化,获得了FeSiBAlNiM(M=Co_x,Ce,Gd)高熵非晶合金粉末,而FeSiBAlNiC的球磨产物为部分非晶相和少量Si相的复合材料。中等原子Co、大原子Ce和Gd的添加都明显缩短了非晶相的形成时间,提高了基体的非晶形成能力(GFA)。通过计算添加元素与基体元素的半径比Ri,可以发现第六组元与基体元素的Ri越大,形成的高熵合金的GFA越高。利用DSC测试发现,C和Ce的添加还显著改善了基体高熵合金粉末的热稳定性。分析高熵合金粉末的磁滞回线可知,FeSiBAlNiM(M=Co_x,Ce,Gd)高熵合金粉末均为半硬磁性材料,而球磨140 h的FeSiBAlNiC高熵合金粉末发生了由半硬磁性向软磁性转变。球磨140 h的FeSi BAlNiC样品的Ms值最大,而FeSiBAl Ni Ce的最小。说明添加C提高了基体高熵合金粉末的半硬磁性而Ce添加呈现降低作用。2.在不同温度对高熵合金粉末(140 h)进行退火处理,其产物主要是以固溶体相为主并存在少量的化合物相。研究发现,退火处理使球磨140 h的软磁性FeSiBAlNiC高熵合金转变为半硬磁性,而且降低了其Ms值即损害了其磁性能。而较高的退火温度有助于改善FeSiBAlNi(Ce,Gd)高熵合金粉末的半硬磁性。800℃退火显著提高了不同含量Co元素的高熵合金粉的半硬磁性,且随Co含量的增加而增大。这主要由于随Co含量的增多,退火的产物逐渐由BCC相转化为FCC相。3.利用放电等离子烧结制备了块体FeSiBAlNi(C,Co_x,Ce)高熵合金,其内部组织主要含有BCC固溶体相,并有少量的化合物相。此外,块体样品的硬度普遍较高,尤其是烧结得到的含Co块体高熵合金,其硬度值大于1000 HV,高于目前报道出的很多高熵合金体系,这主要是由于其含有BCC固溶体相的原因。此外,烧结得到的高熵合金表现出明显的半硬磁性,而且添加Co元素得到的块体样品其半硬磁性相比粉末状态有明显改善。需要指出的是,经850℃烧结得到的W6-Co高熵合金表现出极其优异的软磁性能。此外,块体样品在3.5%的NaCl溶液中均表现出明显的钝化区,其中FeSiBAlNiCe块体高熵合金的耐蚀性最佳。