近年来,高熵合金因在力学性能上的优异表现而备受瞩目。单相面心立方(fcc)结构的高熵合金表现出优越的延展性,但往往在强度上表现不足,从而严重制约了其作为结构材料的发展和应用。为了突破这个发展瓶颈,本课题在以fcc结构为基体的高熵合金中充分发挥第二相强化和细晶强化的优势,得到了兼具高压缩强度和断裂应变的高熵合金。具体而言,基于计算相图法辅助设计了Fe Co Mo Ni系高熵合金,通过改变合金中Fe元素含量,来调控嵌入fcc基体中硬质金属间化合物μ相的相对含量,并以此优化力学性能。块体合金均采用机械合金化和放电等离子体烧结(SPS)的一次成型工艺制备。制备的Fe40Co20Mo20Ni20(若无特殊说明合金成分均指原子百分数)高熵合金具有超细晶组织,其中fcc基体相和μ相的晶粒尺寸分别为266 nm和252 nm。室温压缩测试表明,该合金的屈服强度高达1877 MPa,同时保持了近40%的断裂应变,该压缩性能优于大多数报道的高熵合金体系,使其在结构材料领域有潜在的应用价值。本课题借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电镜(TEM)等先进表征技术系统地研究了Fe40Co20Mo20Ni20高熵合金压缩变形前后的微观组织演变,揭示了fcc基体相通过位错滑移开展塑性变形,而高密度的μ相通过阻碍位错的运动来增强基体。针对Fe40Co20Mo20Ni20高熵合金强化机制的定量分析结果表明,第二相强化和细晶强化占据了主导地位,其次依次为位错强化、孪晶强化和固溶强化。其次,本课题结合材料的服役环境,着重研究了Fe40Co20Mo20Ni20高熵合金的在室温下与氧化铝球对磨时的干滑动磨损行为。球-盘式摩擦磨损试验结果表明,Fe40Co20Mo20Ni20高熵合金的摩擦系数和磨损率随变量(载荷、滑动速度)的增加而增大,在不同载荷和滑行速度下均保持10-6～10-5 mm3/(N·m)级的低磨损率,展现出优异的耐磨性能。结合SEM、EDX和3D轮廓仪分析了磨损表面、磨屑的形貌和成分,用TEM深入分析了亚表面的组织演变和变形机理,以及借助XPS分析了表面氧化层的价态分布。结果表明,合金的磨损机理包括磨粒磨损、氧化磨损及疲劳磨损,而优异耐磨性能则主要归因于大量μ相颗粒在磨损过程中对位错运动进行了有效的阻碍,从而抑制了塑性变形。综上所述,本研究对新型高强及耐磨高熵合金系统地设计、制备、表征和分析有重要的参考价值。