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随着研究的不断深入,金属材料的发展逐渐出现了瓶颈。在传统合金的范畴中,可开发和研究的空间变得越来越小,材料研究者亦在不断地寻求突破口,于是高熵合金以全新的合金设计概念被提出,其独特的结构特征和优异的性能,引起了大量研究学者的关注。到目前为止,大多数的高熵合金具有面心立方（FCC）和体心立方（BCC）结构,而六方密堆积（HCP）高熵合金非常罕见。HCP高熵合金主要由稀土元素组成,因此开发更多的不含或少含稀土元素的HCP高熵合金材料成为热点。尽管高熵合金在实验研究上取得了很大的成就,但由于高熵合金的多组分和无序固溶体结构的复杂性,传统的实验研究面临着很大困难,而理论模拟和计算可以便捷、有效地预测材料的结构、性能和应用,对今后新型高熵材料的优化设计与应用提供理论指导。因此本论文以密度泛函理论（DFT）为基础,采用相干势近似（CPA）处理高熵合金Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的随机性,对HCP新型高熵合金Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）弹性范围内的力学性能进行了从头算研究,并结合准谐Debye-Grüneisen模型研究了Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的热力学性质。主要研究内容如下:1、结合相干势近似（CPA）,采用从头计算的方法,研究了新型HCP高熵合金Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的结构和力学性能。计算的形成焓表明,HCP高熵合金Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）在热力学上是稳定的。计算得到的弹性常数满足六方晶体的力学稳定性判据,所以HCP Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）也具有力学稳定性。电子结构显示了Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的共价键形成,揭示了稳定性内在机制。在弹性范围内,HCP高熵合金Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的强度和硬度基本满足混合规则,意味着在小弹性范围内HCP高熵合金的强化效果不是很明显,但Al含量的增加对Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx高熵合金的强化效果是有利的。此外,脆性和延展性分析表明Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）有良好的延展性。Al含量的增加有利于改善Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx的延展性。进一步研究表明HCP高熵合金Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）展现出较小的各向异性,Al含量对弹性各向异性的影响几乎可以忽略不计。这些研究结果对理解高熵合金的力学行为以及推广应用具有重要的参考价值。2、本文结合准谐Debye-Grüneisen模型,采用从头算方法研究了Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的热力学性质。值得注意的是,Al替代Sc对HCP Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的结构和热力学性质有显著影响。随着Al含量的增加,尽管软化趋势相似,但体积模量有明显的提高,因此Al的加入有利于工程应用。Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx高熵合金的热膨胀系数随Al含量的增加而明显增大,因此Al含量可以控制合金的热膨胀行为。Al含量对HCP Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的CV和CP影响很小。由于高温软化,德拜温度θD随温度升高而降低,但Al含量的增加使德拜温度明显增大。Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx（x≤15%）的格林艾森参数γ随着温度和Al含量的增加而增加。尽管熵变行为相似,但Al含量的增加对HCP高熵合金Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx的熵增加趋势略有抑制,因此高Al含量不利于固溶体高熵合金的形成。研究结果对Hf0.25Ti0.25Zr0.25Sc0.25-xAlx合金的整体性能优化设计具有重要的意义。