3D过渡金属高熵合金具有良好的强塑性匹配、优异的低温性能和抗辐照性能,在航空航天、超低温容器和核能等领域的应用前景广阔。与传统合金相比,铸坯缺陷更严重和加工更容易开裂是此类高熵合金规模化生产面临的主要挑战,为突破这一瓶颈,本文设计了四种CrxMnFeNi（x=0.8～1.5）过渡金属高熵合金,并开展了合金凝固特性、高温热变形行为和服役性能的系统研究,明确了单、双相高熵合金凝固机理和热变形机制,揭示了相组成对CrxMnFeNi高熵合金室温力学性能和高温抗氧化性能的影响规律。研究结果对高熵合金的产业化应用提供理论指导和技术支撑。主要研究结果如下:（1）CrxMnFeNi高熵合金成分设计与制备。通过理论分析和相图计算,研究了 Cr、Mn、Fe、Ni元素对高熵合金相组成的影响,明确了 Cr是BCC相形成的有效元素。通过调整Cr含量设计出BCC相逐渐增多的Cr0.8MnFeNi、CrMnFeNi、Cr1.2MnFeNi、Cr1.5MnFeNi四种高熵合金。感应熔炼验证结果表明,硬度也随BCC相含量的增加逐渐提高。（2）CrxMnFeNi高熵合金凝固特性研究。通过Thermo-Calc理论计算、差示扫描量热仪（DSC）和定向凝固实验分别对单相Cr0.8MnFeNi和双相Cr1.5MnFeNi两种高熵合金的高温凝固模式和凝固过程中组织演变进行了研究。结果表明,单相和双相合金凝固路径明显不同,分别为L→L+FCC→FCC（单相）和L→L+BCC→L+BCC+FCC→BCC+FCC（双相）。在定向凝固实验条件下,单相和双相高熵合金均以枝晶形式生长,双相合金枝晶更发达。凝固过程中Cr和Fe优先聚集形核并不断偏聚长大,随后偏聚于液相中的Mn和Ni形核长大。一次枝晶间距λ1和二次枝晶间距λ2与抽拉速度V均满足指数关系:单相合金 λ1=250.1 V-0.27875 和λ2=250.1V-0.32735,双相合金λ1=983.4V-0.27625和λ2=199.4V-0.4358。这表明增加冷速能有效细化高熵合金的微观组织。揭示了高熵合金中Cr含量会影响固液相线温度差、液相线斜率和凝固模式,进而导致枝晶间距变化复杂。（3）CrxMnFeNi高熵合金热变形行为研究。采用热模拟实验机分别对单相Cr0.8MnFeNi和双相Cr1.5MnFeNi两种高熵合金进行热压缩实验。结果表明,单相合金主要为非连续动态再结晶（DDRX）。双相合金以BCC相连续动态再结晶（CDRX）为主,温度的升高和应变速率的降低促进了 FCC相的动态回复。分别对单相和双相合金建立了双曲正弦Arrhenius本构模型,平均热激活能分别为404.1245 kJ/mol和349.4594 kJ/mol,计算相对误差小于4%。建立了热加工图并确定了最佳加工区间:单相合金为应变速率低于0.2 s-1,温度高于1000℃,双相合金为应变速率低于0.15 s-1,温度高于975℃。（4）CrxMnFeNi高熵合金力学性能研究。单相合金屈服强度和抗拉强度分别为366 MPa、654 MPa,BCC相的引入增强了双相合金的强度,双相Cr1.5MnFeNi合金的屈服强度和抗拉强度分别为596 MPa、915 MPa。四种高熵合金的抗拉强度与BCC相含量呈线性关系。CrxMnFeNi高熵合金室温拉伸过程中FCC相以平面滑移为主,BCC相以交滑移为主。随着形变量的增大,FCC相逐渐形成＜111＞//DD和＜100＞//DD纤维织构,BCC相逐渐形成＜110＞//DD和＜100＞DD纤维织构,无相变发生。（5）CrxMnFeNi高熵合金抗高温氧化性能研究。CrxMnFeNi合金在800℃空气中的氧化过程主要受Mn和Cr元素在氧化层中的扩散控制,氧化产物由外层的Mn2O3和内层的（Mn,Cr）3O4+Cr2O3构成。四种合金抗高温氧化性能随Cr含量增加呈先增强后减弱的趋势,氧化速率常数（kp）分别为0.0267 mg2cm-4h1、0.0167mg2cm-4h-1、0.0193 mg2cm-4h-1 和 0.0247 mg2cm-4h-1,这是由于 Cr含量的提升虽然能够增强合金的抗氧化性,但同时也增加了 FCC/BCC界面,促进了 Mn元素的扩散和氧化,形成的Mn氧化物结节、孔隙和内氧化,大幅降低了抗氧化性。