中文摘要：

高熵合金是近10多年才出现的一种不同于传统合金的新型金属材料，此种合金其元素的原子百分比皆相当，合金中的每一种元素都会在合金结晶过程中发挥重要作用，因其具有特殊的力学、电学、磁学性能并引起了国内外广泛的关注。而熔铸技术是制约其进一步发展所需解决的关键问题之一。通过研究高熵合金熔炼和凝固过程的热力学与动力学理论，建立真空感应凝壳熔炼技术熔炼高熵合金的均质化和纯洁度控制方法，揭示熔铸工艺参数对成分组织均匀性的影响规律，为凝固过程合金组织和缺陷控制提供理论基础，探索出适合用于高熵合金型材的铸锭制备技术。

结论摘要：

目前，高熵合金引起了国内外材料科学与工程届广泛的研究兴趣。与传统的以一种（非常少见的两种）元素为基体的合金不同，高熵合金以多个合金元素为主元，由于可以有多个主元，高熵合金体系远远多于传统合金系。高熵合金的出现给传统合金的一些基本理论、模型及方法提出了挑战并期待新的理论的出现。从国内外最近研究成果来看，高熵合金具有卓越的比强度，优异的高温力学性能，超常的低温延伸率及断裂韧性，并有优良的超顺磁性及超导性能。由于高熵合金在力学性能和物理性能方面的优异表现及其材料设计本身的丰富内涵，它成为一种非常值得研究的新型材料。熔铸方法在合金构件制备技术中占有重要的地位，对于熔铸过程，获得高质量的合金熔体是获得优质铸件的重要前提。高熵合金制备过程要求熔体成分控制准确，又因为合金熔铸过程中容易遭受各种污染而使合金性能降低，因此在目前研究合金熔铸时所采用的熔配方法多为非自耗电弧熔炼技术或中频感应熔炼技术，将真空与冷坩埚技术结合起来应用，避免坩埚材料及气氛对合金的污染，以获得高洁净度的合金熔体。 首先，我们对不同熔点的颗粒状炉料置于水冷铜坩埚进行中频感应熔炼进行了研究，因为固体炉料中各元素物性不同其熔化的先后顺序不同，会导致先熔化元素在凝壳中富集而使熔体成分偏离配比成分。为此我们提出了固体炉料同时熔化的观点，并由此对炉料布置方法，固体炉料元素熔化过程中的反应放热，加热功率施加方法，保温功率的选择、凝壳形成机理进行了建模及数值计算，其结果可以对合金的实际熔炼提供技术指导。 其次，我们对铜坩埚冷却条件下小尺寸铸锭的高熵合金相组成进行了研究。研究表明高熵合金中易形成无序固溶体与有序固溶体相，但是随着合金中各元素原子间尺寸相差越来越大，合金相将从FCC相转变成BCC相，甚至生成中间相。同时我们对高熵合金相形成提出了单位体积畸变能的理论模型判据。 另外，我们也对铸态高熵合金的凝固组织进行了研究，结果发现单相高熵合金的凝固遵循着经典固溶体合金的凝固理论，生成不同形貌的树枝晶。而两相高熵合金也可生成典型的共晶凝固组织，其共晶形貌不一定与经典的体积分数判据相同。元素之间的混合焓是导致凝固组织中相分离的关键因素。