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高性能耐热材料的研发是燃煤和燃气电站升级改造的关键问题。其中,燃煤电站对耐热材料的使用量巨大,奥氏体钢的工作温度上限为650℃,而650℃以上的候选材料仅有镍基合金,镍作为我国稀缺的战略资源,价格高昂;另外,燃气轮机中涡轮叶片采用的镍基合金的工作温度已趋于合金的熔点,限制了燃气电站热效率的提升。近年来,L12相强化中熵合金由于其优异的强韧性、高温热稳定性、抗氧化性和抗蠕变性能等而引起广泛关注,是火电站的理想耐热材料;BCC型难熔高熵合金具有高熔点和优异的高温性能,有望突破镍基合金的服役温度极限,成为下一代高温结构材料。因此,研发工作温度在650℃以上的L12相强化富铁耐热中熵合金和高强高韧的难熔高熵合金具有非常重要的现实意义。本文设计了 L12相强化Fe70-xNi30Gex和 Fe53-xNi30Ge17Crx耐热中熵合金、第二相强化Ti3V2NbAlxNiy和固溶强化HfZrVTaMoWTixNby难熔高熵合金,系统地研究了合金的相形成、组织结构、力学性能和抗氧化性。（1）结合相图和“多主元合金化”设计思想,研发了 L12相强化Fe-Ni-Ge中熵合金。通过实验建立了 Fe-Ni-Ge三元相图在1000℃和800℃的局部等温截面,设计了 Fe70-xNi30Gex中熵合金,获得具有高L12相体积分数的Fe53Ni30Ge17中熵合金。该合金的多晶样品在室温下的拉伸屈服强度、极限抗拉强度和断后延伸率分别为455 MPa、803 MPa和39%;在600℃、700℃和750℃的高温压缩屈服强度分别为459 MPa、385 MPa和285 MPa,强度高于Super304H、Inconel 617和Haynes 230。对于单晶样品,载荷加载方向沿单晶生长方向＜001＞,在600℃、700℃和750℃的压缩屈服强度分别为417 MPa、443 MPa和363 MPa,可见在700℃屈服强度升高,表现出异常屈服行为;在750℃/150 MP的拉伸蠕变条件下,单晶样品的蠕变断裂时间为160小时,稳态蠕变速率为2×10-5 h-1,抗蠕变性能介于Super304H和Inconel 617之间。（2）在Fe53Ni30Ge17中熵合金的基础上,进一步添加Cr元素以提高其抗氧化性,设计了 Fe53-xNi30Ge17Crx中熵合金。结果表明:Cr元素的添加虽然会引起L12相体积分数的降低,但是提高了合金高温强度的稳定性和抗氧化性。随着Cr含量的增加,从600℃到700℃合金屈服强度的降幅从16.1%降低至1.0%。Fe47Ni30Ge17Cr6中熵合金在800℃/300 h循环空气氧化后的单位面积氧化增重仅为Fe53Ni30Ge17中熵合金的1.75%,这是由于在Fe47Ni30Ge17Cr6中熵合金的基体表面形成了连续的Cr2O3内氧化层。研究结果为L12相强化富铁耐热中熵合金的进一步优化提供了研究基础。（3）基于原子半径差（Δr）、原子堆垛错配参数（γ）、混合焓（ΔHmix）和平均价电子浓度（VEC）,提出了难熔高熵合金中BCC固溶体相和Laves相的稳定性判据,即:Δr＜4.8%且γ＜1.20是形成BCC固溶体相的充分而不必要条件;当Δr＞4.8%或γ＞1.20时,ΔHmix＞-2.5 kJ·mol-1且 VEC＜4.6 倾向于形成 BCC 固溶体相,ΔHmix＜-2.5 kJ·mol-1 且VEC＞4.6倾向于Laves相析出。（4）根据难熔高熵合金中BCC固溶体相和Laves相的稳定性判据,分别设计了第二相强化Ti3V2NbAlxNiy和固溶强化HfZrVTaMoWTixNby难熔高熵合金。在Ti3V2NbAlxNiy难熔高熵合金中,通过添加Al和Ni元素来调控第二相的物相结构和析出形貌,提高合金的强韧性。其中,Ti3V2NbAl0.5Ni0.5难熔高熵合金由BCC、C14 Laves和B19’孪晶马氏体相组成。该合金的密度低至5.55g·cm-3,室温下的屈服强度、比屈服强度和压缩塑性分别为1250MPa、223kPa·m3·kg-1和40%;在700℃时合金的屈服强度和比屈服强度分别为1100 MPa和197 kPa·m3·kg-1。在HfZrVTaMoWTixNby难熔高熵合金中,通过增加Ti和Nb元素的含量抑制了 Laves相的析出,从而提高合金的塑性。其中,HfZrVTaMoWTi2Nb2难熔高熵合金具有双相BCC固溶体结构,在室温下的屈服强度、比屈服强度和压缩塑性分别为1700 MPa、175 kPa·m3·kg-1和30%;在1200℃的屈服强度和比屈服强度分别为292 MPa和30 kPa·m3·kg-1。