高熵合金因其高强度、高韧性、高耐磨性、宽温域服役、良好的疲劳性能和磁性性能等诸多优异的特点,引起了广大研究人员的注意。针对面心立方高熵合金强度较低的特点,近十几年,研究人员开展了广泛的强韧化研究。然而,面心立方高熵合金低温变形机制研究并不完整,这极大限制了其在低温结构材料领域的应用前景。本文系统研究了 CoCrFeNi系面心立方高熵合金的低温变形机制,尤其是超低温环境的服役行为。研究发现,面心立方高熵合金从室温至液氦温区,变形机制经历了从位错滑移为主、位错和孪晶的共同作用到孪晶变形为主的转变;4.2 K时,面心立方基体中每隔一层的{111}面发生肖克莱部分位错的滑移形成了 HCP相。孪晶为主的变形机制和相变的产生,使面心立方高熵合金在极低温环境具备优异的综合力学性能;其锻态样品在4.2 K时的拉伸强度为1260 MPa,延伸率为61%。另外,本文通过轧制工艺对CoCrFeNiMn面心立方高熵合金进行了强化研究。结果显示低温轧制后,面心立方高熵合金的低温拉伸强度提高至2.25 GPa,超过传统金属材料低温性能的极限,展现了高熵合金在深空探测、低温超导及气体工业等领域的应用潜力。面心立方高熵合金较低的弹性各向异性和剪切各向异性,以及混合型位错的变形特点可能是其高强度的根本原因。低温轧制产生的高密度位错抑制了孪晶的产生,使其在超低温环境下的主导变形机制由孪晶转变为位错运动,进而导致塑性明显降低。除此之外,本文发现面心立方高熵合金在4.2 K和20 K拉伸时出现了明显的锯齿流变行为,这是由孪晶主导的变形机制和相变的共同作用导致的。本文通过分形维数和相空间重建等数学分析方法,建立了用于表征锯齿特征的自洽模型。研究发现本文中锯齿行为的最大李雅普诺夫指数为正值,说明在超低温环境拉伸时,CoCrFeNi面心立方高熵合金的锯齿特征为不稳定状态,这与FCC-HCP相转变密切相关。这对深入理解高熵合金的变形机制,建立微观机制与宏观性能的关联,进而指导高性能高熵合金的设计具有重要意义。