高熵合金具备的高硬高强度、高抗回火性、高抗氧化性和高耐磨性等特性,完美契合了当今社会对金属材料性能的要求,在核、涡轮机和航空航天工业等领域有良好的应用前景,然而高熵合金在制备和加工过程中不可避免的会产生空位、裂纹等缺陷,这些缺陷极大地制约了高熵合金的工业化应用。本文基于分子动力学的方法,在纳米尺度下揭示材料裂纹扩展过程中的缺陷演化行为及变形机制,将Al0.1CoCrFeNi高熵合金体系的裂纹分为了I型裂纹和II型裂纹进行拉伸试验,研究了不同应变率及不同空位浓度对Al0.1CoCrFeNi高熵合金微观结构和力学性能的影响规律。主要研究结果如下:Ⅰ型裂纹Al0.1CoCrFeNi高熵合金体系主要着眼于在拉伸方向上微观结构的演化、位错的发射以及拉伸断裂过程中体系形状的变化。裂纹尖端沿着与拉伸应力呈45°和135°的方向发射位错,由HCP和BCC结构形成的位错发射出去后在边界附近堆积,在HCP结构堆积的地方体系凹陷明显严重,即合金1/3位置处,最后在该处发生断裂,在拉伸过程中I型裂纹Al0.1CoCrFeNi高熵合金呈韧性断裂。在扩展过程中,随应变率的增加,裂纹扩展速率减慢,杨氏模量和屈服强度均增高。与单晶相比,含晶界的I型裂纹体系塑性变形能力增加,材料屈服所需的应力降低,屈服强度也降低。对I型裂纹Al0.1CoCrFeNi高熵合金体系的拉伸结果表明该高熵合金的杨氏模量、屈服强度和裂纹扩展规律与物理实验结果保持一致。Ⅱ型裂纹Al0.1CoCrFeNi高熵合金体系主要聚焦于裂纹扩展方向上位错滑移的方向和层错结构的变化。在拉伸过程中,II型裂纹Al0.1CoCrFeNi高熵合金体系裂纹尖端不断有位错形核、发射到边界处堆积造成应力集中,而原本规则排列的原子被位错的滑移打乱其堆垛顺序,形成内禀堆垛层错。随着应变率在裂纹扩展过程中进一步增加,II型裂纹体系的屈服强度升高,表明体系应变率的增加会明显影响到材料的拉伸力学性能。空位通过放大裂纹尖端周围的应力场来帮助缓解初期的裂纹扩展,与无空位的体系相比,含空位的体系裂纹尖端钝化严重,需要更大的应变来打破原子键并扩展裂纹。随着空位含量的增加,在裂纹尖端位错形核所需的临界应力先是升高后降低,表示当体系中存在少量空位时是起到阻碍位错运动的效果,而随着空位浓度的增加,当体系中空位开始增多,空位浓度超过了阻碍作用的临界值,空位的存在导致材料中的位错空位相互作用,空位浓度的增加导致相互作用数量的增加,空位则会促进体系裂纹的扩展。对II型裂纹Al0.1CoCrFeNi高熵合金体系裂纹微观结构的扩展规律结果与现有物理实验结果保持一致。