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传统合金的设计思路通常是以一种或两种金属元素为主要组成元素,再添加少量其他金属或非金属元素进行合金化,以达到实际应用所需的性能。但是,这种策略将合金设计限制在相图的角落,而忽略了多组分相空间的广阔中心区域。高熵合金设计策略提出采用至少四种元素为主元来冶炼合金,将合金设计成分空间扩展到多元相图的中心区域,为合金的发展提供了广阔空间。单相高熵合金可以具有高塑性或者高强度,但是同时实现高强度和高塑性依然是一个巨大的挑战。近来,共晶高熵合金AlCoCrFeNi2.1因其能够实现强塑性的优良匹配,同时还具有共晶合金良好的铸造性能,引起了材料研究工作者的广泛研究。本文以共晶高熵合金AlCoCrFeNi2.1为研究对象,对其微观结构、变形行为及力学性能优化进行了系统的研究。本论文的主要工作内容如下:1.铸造态共晶高熵合金AlCoCrFeNi2.1从微米尺度到原子尺度微观结构特征。研究发现,合金的共晶组织是由FCC和B2两相组成,而非此前报道的L12和B2两相。FCC相和B2相的取向关系为K-S取向,即<110>FCC‖<111>B2和{111}FCC‖{110}B2。由于FCC相中存在生长孪晶,存在两种取向变体。合金中存在三种特征界面,分别为(112)FCC‖(321)B2,(332)FCC‖(011)B2,(552)FCC‖(231)B2其中(112)FCC‖(321)B2占主导地位。根据低界面能几何判据,通过基于重合位置点阵理论的原子尺度几何分析,揭示了合金中择优界面的形成机理。原子尺度结构分析表明,共晶两相中均存在纳米级析出相,FCC相中存在Ll2析出相;B2相中存在无序BCC析出相。2.共晶双相的塑性变形机制及两相界面对合金变形行为及力学性能的影响。研究发现高熵合金中FCC相的塑性变形主要是通过伯格斯矢量为1/2<110>的位错在{111}面上的平面滑移来实现的。B2相的变形主要通过<111>纯螺位错在{110}面上滑移来实现。通过对合金中典型相界面的滑移穿越几何可能性及原子尺寸界面特征分析,发现共晶合金中的K-S界面有利于位错发生滑移传递,实现两相的协调变形,进一步提高合金的拉伸塑性。共晶高熵合金中的K-S界面能够通过阻碍位错运动来强化合金,其强化效应还来源于界面剪切模量强化和晶格参数失配强化。3.通过简单可工业化的热机械处理工艺,构筑了一种新型的析出强化异质结构,实现了异质结构强化与析出强化的结合以及合金力学性能的优化。该析出强化异质结构主要特征是纳米尺度的L12和BCC析出相分别弥散分布于FCC/B2再结晶片层中。该析出强化异质结构具有优异的强度-塑性匹配,其屈服强度和抗拉强度高达～1 GPa和1.5 GPa,断裂延伸率为～19.2。其优异的力学性能来源于异质结构的同步增强增韧及纳米析出相在不牺牲塑性条件下带来的额外第二相强化。