高熵合金因其颠覆性的材料设计理念,打破了传统金属强塑性难以兼得的困境,在航空航天装备、极地科考、核电等领域关键构件的制造中具有广阔的应用前景。然而,目前关于高熵合金焊接工艺及机理的研究尚不充分,成为限制高熵合金工程化应用的瓶颈。此外,高熵合金成本高,因此在核电等领域的实际应用中需要与不锈钢等传统结构材料复合,从而发挥各自优势,进一步推进高熵合金工程化应用进程。扩散焊方法具有接头质量高、变形小等优点,被广泛应用于航空、航天、核工业等高技术领域。因此,系统开展高熵合金焊接性研究,并进一步研究高熵合金与不锈钢扩散焊工艺及机理,厘清接头界面组织结构与力学性能之间的关系,对于推动高熵合金在高端装备制造领域同质及异质关键构件中的可靠应用,具有重要的理论意义和工程价值。本文以AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金和304不锈钢典型材料为研究对象,采用扩散焊方法制备出高熵合金同质组配焊接接头以及高熵合金/不锈钢异质组配焊接接头,利用电子探针、扫描电镜、万能材料试验机和X射线衍射仪等测试分析手段,系统研究高熵合金及其与不锈钢扩散焊接头微观组织和力学性能随工艺参数的演变规律,深入探讨高熵合金特有的高熵及迟滞扩散效应对扩散焊过程影响的作用机制,进一步阐明高熵合金及其与不锈钢扩散焊接头成形新机理,获得二者高强韧性接头的焊接工艺规范。获得主要结论如下:研究了共晶高熵合金的焊接性并实现了AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金的高强度扩散焊。随着焊接温度升高,接头压缩剪切强度逐渐提高,变形率逐渐增大,断裂方式由脆性断裂逐渐转变为韧性断裂。当焊接温度升高至1050℃时,所得接头压缩剪切强度达到最高值648 MPa。由于FCC相与B2相在1000℃下发生不协调变形,断裂面上同时出现解理面和韧窝形貌特征,表明接头断裂模式为复合型断裂。阐明了共晶高熵合金扩散焊接头成形过程中界面孔洞消失和闭合新连接机理。当焊接温度低于1000°C时,界面扩散机制主导了孔洞收缩。低温下缓慢的原子热运动和高熵合金的迟滞扩散效应导致了大量孔洞出现。随着焊接温度升高至1050°C,孔洞消失机制由界面扩散演变为粘塑性变形。与传统金属材料相比,由于高熵合金具有迟滞扩散效应,粘塑性变形对于共晶高熵合金接头界面孔洞消失的作用远大于扩散作用。粘塑性变形作用提高了孔洞收缩率,使孔洞数量急剧减少,界面消失,并在原始界面附近形成连续固溶体,显著提高了接头剪切强度。由于高熵合金B2相塑性差且原子扩散速率较低,近B2相界面处仍存在孔洞。当焊接温度低于1000℃时,扩散区宽度随温度的升高而增大。而随着温度升高至1050℃,由于高熵合金中元素的扩散受到迟滞扩散效应影响,扩散区宽度与1000℃时相比无明显变化。随着焊接温度升高,接头晶粒尺寸逐渐减小,界面附近的再结晶比例增加一倍。在以上基础上,进一步实现了AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金与304不锈钢界面“咬合”特征的扩散连接。扩散区两侧分别形成了固溶体区和Fe2Al5金属间化合物区。其中,利用异质金属母材间元素扩散速率差异及共晶高熵合金两相元素扩散速率差异,在近界面处高熵合金侧构筑了由FCC相和γ-Fe相共同组成的固溶体区。而近界面处不锈钢侧发生了Fe2Al5金属间化合物不同程度的生长,形成了具有“咬合”特征的互锁结构。最终,在扩散区“固溶冶金+互锁结构”联合作用下接头压缩剪切强度达到不锈钢母材级别。随着焊接温度升高和保温时间延长,接头压缩剪切强度先增大后减小,变形率逐渐升高。在合适的焊接工艺参数:焊接温度980°C、焊接压力30 MPa和保温时间60 min条件下,获得最高压缩剪切强度为355 MPa、变形率为1.6%的扩散焊接头,断口分析结果表明断裂发生在近界面处不锈钢侧的Fe2Al5金属间化合物区。