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多主元固溶体合金，也称高熵合金，是以多个元素（通常五元及以上）同为主元素的一类新型合金，由于组成元素为等摩尔或近等摩尔比例添加，使得合金的热力学混合熵远高于传统合金，从而易于形成具有简单结构的固溶体相。为区别于传统固溶体合金，将这类多个元素共同为基的合金统称为多主元固溶体。这类合金具有特殊的性能，如高的强度和硬度、高温结构稳定性、以及优异的耐磨、耐蚀和抗氧化性能等，有望发展成为适于极端环境中的新型高性能工程用合金材料，是目前研究的热点。尽管等摩尔成分设计是获取多主元固溶体的最简单方法，但并非必要条件。研究表明，其结构稳定性和性能主要取决于元素间化学近程相互作用，但相关研究受到了短程序结构模型缺失的制约，从而影响成分和性能优化。 近年来，我们发展出适于描述固溶体短程序结构的“团簇加连接原子”模型，揭示出优质固溶体合金具有稳定的局域结构单元，即特定的第一近邻团簇和次近邻连接原子。从而给出团簇成分式，为[团簇]（连接原子）x，其中x为连接原子的个数;在体心立方BCC结构中，最近邻团簇为配位数CN14的多面体。因此，本工作以Al-Ni-Co-Fe-Cr五主元合金为研究对象，根据“团簇加连接原子”结构模型进行成分设计。为研究Al含量变化对合金结构的影响，设计成分式Alx[Ni1/4Co1/4Fe1/4Cr1/4]16-x(系列R1)，并确定基础团簇成分式[Al-(Ni1/4Co1/4Fe1/4Cr1/4)14]Al1;在此基础上改变过渡金属元素Ni、Co、 Fe和Cr的比例，得到[Al-(Ni1/(1+x+y+z)Cox/(1+x+y+z)Fey/(1+x+y+z)Crz/(1+x+y+z））14]Al1(系列R2)和[Al-(Nix/(1+x)Co1/(1+x))8(Fey/(1+y)Cr1/(1+y))6]Al1(系列R3)合金，并对其进行系列微观组织结构和力学性能测试，以期获得到高性能多主元合金，并探索团簇结构模型在多主元固溶体合金中的适用性。 在高纯氩气的保护下，采用电弧熔炼和铜模吸铸快冷技术制备φ6mm合金样品，采用X射线衍射、光学显微观察、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子探针等手段鉴别合金微观结构和组织形貌，利用维氏硬度仪、MTS万能试验机测试合金的力学性能。主要结论如下: (1)对系列R1合金Alx[Ni1/4Co1/4Fe1/4Cr1/4]16-x研究结果表明，吸铸态系列合金的结构随Al含量x增加发生变化:Al含量x≤1.5时，合金表现为单一面心立方FCC结构，当x≥2.5，合金表现为BCC结构，当1.5＜x＜2.5，合金为(FCC+BCC)双相结构。其中，团簇成分式合金[Al-(Ni1/4Co1/4Fe1/4Cr1/4)14]Al1(Al12.5Ni21.875Co21.875Fe21.875Cr21.875 at.％)位于FCC固溶体形成的上限处，其组织主体表现为FCC的树枝晶，晶间区域为少量BCC相。表明选取团簇成分式[Al-M14]Al1(M=Ni1/4Co1/4Fe1/4Cr1/4)作为基础团簇式是合理的。 (2)在系列R2合金[Al-M14]Al1(M=Ni，Co，Fe，Cr)中，改变过渡金属元素M的之间的比例，系列合金的结构也会发生改变，即随合金价电子浓度VEC增加，合金逐渐从(BCC/B2)→(BCC+FCC)双相→单一FCC固溶体转变。力学性能结果表明BCC/B2结构的[Al-(Ni1/5Co1/5Fe1/5Cr2/5)14]Al1(Al12.5Ni17.5Co17.5Fe17.5Cr35 at.％)合金具有最高的维氏硬度和压缩屈服强度，分别为HV=626，σy=1791MPa; FCC合金[Al-(Ni4Co4Fe3Cr3)]Al1(Al12.5Ni25Co25Fe18.75Cr18.75 at.％)表现出良好的拉伸塑性，抗拉强度σb=774MPa，断裂伸长率δ=35.6％。 (3)在系列R3[Al-(Nix/(1+x)Co1/(1+x))8(Fey/(1+y)Cr1/(1+y))6]Al1中，固定Ni+Co=8和Fe+Cr=6不变，但改变Ni/Co和Fe/Cr含量，以研究系列合金结构与性能的变化。研究表明，相比于系列R1和R2，在VEC相近条件下，该系列合金表现出更高的压缩屈服强度，表明过渡金属元素Ni、Co、Fe和Cr对多主元合金的结构和性能作用不完全相同，应将其分开考虑。 (4)根据系列R1 Alx[Ni1/4Co1/4Fe1/4Cr1/4]16-x、R2[Al-(Ni1/(1+x+y+z)Cox/(1+x+y+z)Fey/(1+x+y+z)Crz/(1+x+y+z））14]Al1和 R3[Al-(Nix/(1+x)Co1/(1+x))8(Fey/(1+y)Cr1/(1+y))6]Al1，可以看出，多主元固溶体合金的结构稳定性取决于合金价电子浓度VEC，其性能亦随结构变化而发生变化。当VEC≥7.61时，合金表现为FCC结构，屈服强度范围约为318MPa-520MPa;当7.46＜VEC＜7.61，合金为(BCC+FCC)双相结构，合金强度提高，屈服强度介于607MPa-1100MPa;当VEC≤7.46时，合金结构为BCC/B2，具有更高的强度，屈服强度约1340MPa-1791MPa。