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高熵合金（High-entropy alloys）由等摩尔或近等摩尔比例混合的多个主要元素构成,并具有简单晶体结构,包括体心立方（BCC）、面心立方（FCC）及其有序超结构（B2、L12）等。其中,Al和过渡族金属（TMs,Transition Metals）组成的BCC基Al-TMs系高熵合金的微观组织对Al含量敏感,极易出现BCC固溶体相与有序B2相共存,且形成网状调幅分解组织,会严重降低合金的力学性能。大量研究结果表明,合金基体中共格析出方形纳米粒子将带来优异的高温力学性能,如Ni基高温合金;合金基体中析出铁磁性球形纳米粒子将带来良好的软磁性能,如Fe基纳米晶软磁合金。然而,目前缺少对BCC/B2共格组织的研究,故尚不清楚Al-TMs高熵合金中BCC/B2共格析出粒子形貌的关键因素,且球形和方形BCC/B2共格组织的高温稳定性也有待进一步探索。因此,本文采用团簇结构模型分析Al-Ni-Co-Fe-Cr高熵合金中的短程序结构特征,根据与模型关联的团簇式成分设计方法调整BCC和B2相成分,实现对BCC/B2共格组织的调控,获得具有球形或方形纳米粒子共格析出的高熵合金;并对系列合金进行力学性能、磁性能和组织稳定性的表征,探讨共格组织的稳定性及其影响宏观性能的内在机理。具体如下:1.基于团簇结构模型验证Al-Ni-Co-Fe-Cr高熵合金中局域化学短程序的存在。根据FCC团簇结构单元[Al-M12]（Al1M2）（M=Ni,Co,Fe,Cr）和BCC团簇结构单元[Al-M14]Al1,分别设计FCC基AlNi2Co2Fei.5Cr1.5和BCC基Al0.7NiCoFe2Cr高熵合金,采用中子衍射技术对其进行结构分析,发现局域团簇结构单元计算得到的对分布函数中最近邻两个峰能与实验结果很好地吻合,表明Al-Ni-Co-Fe-Cr高熵合金中存在局域化学短程序。当Al增多或者过渡金属（TMs）间的比例变化时,会导致严重的晶格畸变和化学短程序的变化,发生FCC和BCC结构之间的转变。2.BCC和B2共格相之间的点阵错配度ε决定共格组织形貌的关键因素。利用团簇式成分设计方法匹配Al与过渡金属TMs（平均原子M）、以及TMs之间的比例,调整BCC和B2相的成分,通过两相之间的ε调整共格析出相的形貌。当ε较小时（<0.2%）,合金中会析出球形或者椭球形共格纳米粒子;当ε过大时（>0.6%）,会形成网状的调幅分解组织;只有当ε过中时（～0.4%）,才会形成方形纳米粒子共格析出的形貌。并且,这种方形纳米粒子共格析出组织展示出了优异的高温组织稳定性,如Al0.7NiCoFeCr2合金经过773 K/1080h长期时效后,方形B2纳米粒子也几乎没有发生粗化,粒子尺寸约为107～120 nm,与铸态合金中B2纳米粒子尺寸（100 nm）相当。3.点阵错配度ε是控制合金强度增量的最有效因素。根据Orowan位错绕过机制及位错剪切机制计算得知:只有当合金中共格粒子的大小在最佳尺寸附近时,才能达到理论强度增量的最大值。此时,最佳尺寸与方形B2纳米粒子共格析出的点阵错配度（ε～0.4%）密切相关。如在Al0.7NiCoFe2Cr高熵合金中,B2纳米粒子r=70 nm,实验获得的压缩屈服强度为σYs=1085 MPa;通过析出强化理论计算得到的最大强度增量为1187 MPa,此时对应的最佳粒子尺寸为r0=60 nm,与实验测试值相当,表明调控BCC/B2点阵错配可实现合金强度的最大增量。4.Al-Ni-Co-Fe-Cr共格高熵合金具有较高的热及加工稳定性。BCC/B2共格高熵合金Al0.7NiCoFeCr2中在873 K时仍表现出高的高温组织稳定性,且方形B2纳米粒子尺寸几乎不随温度发生变化,从而展现出高强度,其压缩屈服强度为σYS=1727～2190MPa。此外,（FCC+BCC）双相AlNi2Co2Fei.5Cr1.5高熵合金经过冷轧、1573 K固溶和923 K时效处理后,FCC基体中共格析出L12纳米粒子,且B2基体上共格析出BCC纳米粒子,形成双共格高熵合金,进而展现出优异的力学性能（高强度和大塑性）,其室温抗拉强度为OUTS=1240 MPa、断后伸长率为El=12.4%。5.获得软磁性能优异的BCC/B2共格高熵合金。通过团簇式成分设计在B2基体中共格析出球形BCC纳米粒子,实现了 BCC/B2共格组织的“翻转”。从而使得Al1.5Co4Fe2Cr共格高熵合金在具有高饱和磁化强度（Ms=135.3 emu/g）的同时,展现出较低的矫顽力（Hc=127.3 A/m）,且基于磁畴模型揭示了低矫顽力源于铁磁性BCC纳米粒),即使在873 K下长期时效555h后仍保持优异的软磁性能（Ms=126.1 emu/g、HC=214.9A/m）。高熵合金中多主元混合子的共格析出;此外,BCC/B2共格组织的高温稳定性提升了合金的居里温度(Tc=1061 K的本征成分特性大幅增加了合金电阻率,其室温ρ=244μΩ·cm,远高于现有软磁合金的电阻率（约为3～5倍）,有效降低了合金的涡流损耗,为其在高频和高温环境中服役提供了保证。本工作引入团簇式成分设计方法,实现了对BCC/B2共格高熵合金的组织调控,为发展新型高性能高强和软磁合金提供了全新思路。