20世纪70年代，多主元合金一词在英国B.坎托^[注]指导的本科生毕业论文中出现。2002年，多主元高熵合金概念被正式提出，相关研究成果在2004年正式发表。2010年后高熵合金的研究广泛开展，研究的典型合金有以钴、铬、铜、铁、镍为代表的面心立方固溶体结构的合金，以铝、钴、铬、铁、镍为代表的体心立方固溶体结构的合金等。

高熵合金一般会形成简单结构的固溶体，大量不同种类的原子相互固溶，会导致严重的晶格畸变，从而产生很强的固溶强化效应。另外，根据热处理条件不同，合金在冷却或退火过程中，还可能生成一定量的金属间结构相、纳米相、非晶相等，这些第二相一般尺寸很小，并且弥散分布，可以产生第二相弥散强化的作用。

根据吉布斯相律原理，组元数越多，相的个数就越多。但5个以上组元的合金，却可以形成单相无序固溶体或非晶相结构，而不是多相复杂相。许多研究者认为，这种无序相的形成是由于高混合熵稳定的结果。高熵合金的熵值一般大于1.5R（R为气体常数）。根据热力学公式，吉布斯自由能G＝H－TS，其中H为混合焓，T为热力学温度，S为混合熵。高熵意味着TS这一项很高，如果在T很高时，TS一项在降低吉布斯自由能方面非常突出。吉布斯自由能低，相结构会更加稳定。高的混合熵使合金倾向于形成固溶体而不是金属间化合物。

高熵合金在性能上非常独特。元素间不同的尺寸和结合力，导致了合金具有晶格畸变和缓慢扩散效应，使合金硬度大、强度高；凝固过程中保留的大量缺陷和能量，使得铸态的合金保留了很大的残余能量，有利于孪晶等的发生，从而使合金出现一系列优异的和特殊的力学行为；多种主元使合金的钝化层复杂，耐腐蚀性能提高。高熵合金在机械性能、耐磨损性、磁学性能、抗辐照、低温性能等方面也表现优异。

高熵合金的制备依据其初始相（液相、固相以及气相）的不同有不同的制备方法。常用液相制备方法有电弧熔炼、感应熔炼和布里奇曼凝固法等。固相制备法，一般先采用高能球磨产生机械合金化，再将制得的粉末进行粉末冶金烧结或者放电等离子烧结。气相制备方法主要包括溅射法和原子束外延法。这些方法能精确地控制不同元素的成分。另外还有热喷涂、激光熔敷和电沉积等方法。

高熵合金的研究还处于初级阶段，其形成理论是合金化理论的突破。多主元的设计理念及高混合熵效应使其有丰富的应用潜能。如在制作高速切削刀具，用作耐火材料、发动机材料，以及在交通运输与航空航天领域有很好的应用前景。此外，高熵合金在抗辐照材料、选择性吸附涂层、低温结构材料、热电材料、超导材料、大磁熵材料和高熵软磁材料等方面的运用也在不断研究探索。