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高溫合金，又稱熱強合金、超級合金，是指能在高溫環境及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料，具有良好的抗高溫氧化和抗熱腐蝕性能，以及優異的高溫強度、疲勞強度、蠕變斷裂韌性等綜合性能。這類合金主要應用於航空航天領域、能源領域和船舶的渦輪發動機等。
一、高溫合金的分類
1、按基體組織材料可分為三類：鐵基、鎳基和鈷基。
（1）鐵基高溫合金又稱耐熱合金鋼，耐熱合金鋼按其正火要求可分為馬氏體、奧氏體、珠光體、鐵素體耐熱鋼等。鐵基高溫合金使用溫度較低（600~850℃），但其中溫力學性能良好，與同類鎳基合金相當或更優，加之價格便宜，熱加工變形容易，一般用於發動機中工作溫度較低的部位，如渦 、機匣和軸等零件。
（2）鎳基高溫合金使用溫度 （約1000℃），廣氾用於製造航空噴氣發動機、各種工業燃氣輪機的最熱端零件，如渦輪部分工作葉片、導向葉片、渦輪等。
（3）鈷基高溫合金具有良好的鑄造性和焊接性，可在700~1050℃高溫下使用。它以鈷為主要成分，其典型代表是K610，含鈷量大於58%。由於鈷的價格昂貴、資源短缺，所以國內外很少使用，已有的牌號有K640、K644、GH188等。
2、按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末高溫合金。
（1）變形高溫合金
變形高溫合金是指將鑄錠進行冷、熱加工製成各種型材或零件毛坯， 製成熱端零件的高溫合金，其關鍵是合金錠具有成形能力。與鑄造高溫合金相比，變形高溫合金合金化程度低，因此，熔點較高，熱加工溫度上限較高 ，合金再結晶溫度較低，降低熱加工溫度下限，因此，變形高溫合金熱加工範圍較鑄造高溫合金寬。按基體元素的不同，變形高溫合金可分為鐵基變形高溫合金、鎳基變形高溫合金和鈷基 變形高溫合金。
（2）鑄造高溫合金
鑄造高溫合金是由合金錠重熔后直接澆注或定向凝固成零件的高溫合金，其發展始於20世紀40年代。鑄造高溫合金不再考慮鍛造變形性能，可通過精密鑄造方法或定向凝固工藝鑄造出形狀複雜且有通暢內腔的無余量空心薄壁葉片。因此，鑄造高溫合金元素總量要顯著高于變形高溫合金，其中，固溶強化元素增添了Re,Ru等元素，難熔金屬元素W的含量提高（有些合金超過10%）沉澱強化合金元素除Al、Ti之外，還加入Nb、Ta、Hf、V等元素。
鑄造高溫合金按凝固方法分類可分為等軸晶鑄造高溫合金、定向凝固柱晶高溫合金和單晶高溫合金三類。其中單晶高溫合金作為一種新型高溫合金，是採用定向凝固工藝消除所有晶界形成的高溫合金，金屬是由一個個晶體組成，因此稱為單晶高溫合金。晶界是金屬內部各種畸變,缺陷和雜質聚集的地帶，晶界在常溫下強度高于晶體內部，但高溫時易產生滑移，當高溫下晶界強度下降高于晶體內部時，金屬強度會下降。因此，採用定向凝固技術消除晶界，得到的單晶高溫合金性能極好。目前，幾乎所有 發動機都已採用了單晶合金渦輪葉片或導向葉片。
（3）粉末高溫合金
隨着耐熱合金工作溫度越來越高，合金中的強化元素也越來越多，成分也越複雜，導致一些合金只能在鑄態上使用，不能夠熱加工變形。並且合金元素的增多使鎳基合金凝固后成分偏析也嚴重，造成組織和性能的不均勻。採用粉末冶金工藝生產高溫合金，就能解決上述問題。因為粉末顆粒小，制粉時冷卻速度快，消除了偏析，改善了熱加工性，把本來只能鑄造的合金變成可熱加工的高溫合金，屈服強度和疲勞性能都有提高，粉末高溫合金為生產更高強度的合金產生了新的途徑。粉末高溫合金主要用於製造高推比 航空發動機的渦 ，也用於生產 航空發動機的壓氣機盤，渦輪軸和渦輪擋板等高溫熱端零部件。
3、按強化方式分為固溶強化型、沉澱強化型、氧化物彌散強化型等。
（1）固溶強化型
所謂固溶強化型即添加一些合金元素到鐵、鎳或鈷基高溫合金中，形成單相奧氏體組織，溶質原子使固溶體基體點陣發生畸變，使固溶體中滑移阻力增加而強化。有些溶質原子可以降低合金系的層錯能，提高位錯分解的傾向，導致交滑移難于進行，合金被強化，達到高溫合金強化的目的。
（2）時效沉澱強化
所謂時效沉澱強化即合金工件經固溶處理，冷塑性變形后，在較高的溫度放置或室溫保持其性能的一種熱處理工藝。例如：GH4169合金，在650℃的 屈服強度達1000MPa，製作葉片的合金溫度可達950℃。
（3）彌散強化型
彌散強化型高溫合金具有較高的高溫強度和低的應力係數，廣氾的應用於燃氣輪機耐熱抗氧化部件、 航空發動機、石油化工反應釜等。一般都以Y2O3、ThO2、HfO2及ZrO2等氧化物作為第二相彌散指點並高度分散在合金計提中，以達到強化的目的，如MGH754、MA6000E等。
二、高溫合金的應用領域
1、航空航天領域
（1）燃燒室
燃燒室是發動機各零部件中工作溫度 的區域，燃燒室內燃氣溫度達到1500-2000℃時，室壁合金承受溫度可達800～900℃，局部可達1100℃。近年來，燃燒室採用的高溫合金大部分是固溶強化型合金，合金中含有大量 W,Mo,Nb等固溶強化元素，高溫強度高、成形焊接性能良好，具有代表性的牌號有GH1140、GH3030、GH3039、GH3333、 GH3018、GH3022、GH3044、GH3128、GH3170等 。
（2）導向葉片
導向葉片是調整從燃燒室出來的燃氣流動方向的部件，也稱導向器，是渦輪發動機上受熱衝擊大的零件之一，尤其是當燃燒室內燃燒不均勻、工作不良時，導向葉片所受熱負荷更大， 渦輪發動機導向葉片工作溫度可達1100℃。國內導向葉片合金的使用溫度可達1000~1050℃, 代表性高溫合金精密鑄造合金有K214、K233、K406、K417、K403、K409、K408、K423B等。
（3）渦輪葉片
渦輪葉片是航空發動機中工作條件最惡劣的部件，工作環境溫度高，使用高溫合金材料的典型牌號有GH4033、GH4037、GH4143、GH4049、GH4151、GH4118、GH4220等，可在750-950℃環境中使用。在新機研製和老機種改性時，都選用鑄造高溫合金製造渦輪葉片。鑄造合金典型的牌號有K403、K417、 K417G、K418、K403、K405、K4002等。
（4）渦
渦 在航空發動機部件中所占質量 ，渦 用變形高溫合金，一類為鐵鎳基高溫合金，典型的合 號有GH2132、GH2135等，工作溫度在650℃以下；另一類為鎳基高溫合金，典型牌號有FGH4095、FGH4096、FGH4097、FGH4098、GH4196、GH4133、GH4033A、GH4698等，使用溫度可達700~800℃。
2、能源領域
高溫合金在能源領域中有着廣氾的應用。煤電用高參數超臨界發電鍋爐中，過熱器和再過熱器必須使用抗蠕變性能良好、在蒸汽側抗氧化性能和在煙氣側抗腐蝕性能優異的高溫合金管材；在氣電用燃氣輪機中，渦輪葉片和導向葉片需要使用抗高溫腐蝕性能優良和長期組織穩定的抗熱腐蝕高溫合金；在核電領域中，蒸汽發生器傳熱管必須選用抗溶液腐蝕性能良好的高溫合金；在煤的氣化和節能減排領域，廣氾採用抗高溫熱腐蝕和抗高溫磨蝕性能優異的高溫合金；在石油和天然氣開採，特別是深井開採中，鑽具處於4℃-150℃的酸性環境中，加之CO2，H2S和泥沙等的存在，必須採用耐蝕耐磨高溫合金。
結 語
CONCLUSION
近年來，隨着對更高效能和更長使用壽命材料的需求增加，高溫合金的研發不斷取得突破，新材料的開發和傳統材料的性能優化成為行業重點。未來，高溫合金的發展將更加側重於創新和應用擴展，如基於鈮、鈦和鋯的合金，將提供更高的耐熱性和耐蝕性。同時，高溫合金的應用領域將擴展至更多高新技術領域，如深海勘探和太空探索等，應加大對新材料的開發，以滿足這些領域對極端條件下材料性能的需求。
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