是指以第珊主族元素（铁、钴、镍）为基，出席巨额深化元素，能正在 600℃以上的高温及肯定应力效用下永恒做事的一类金属质料。高温合金具有较高的高温强度以及优越的抗氧化、抗热侵蚀、抗劳累机能，正在高温下具有优越的结构安闲性和行使牢靠性，因而，也被称为热强合金、耐热合金或超合金。

　　高温合金是20世纪40年代发扬起来的一种新型航空金属质料，它可正在600--1100℃的氧化和燃气侵蚀要求下，接受杂乱应力，永恒牢靠地做事。高温合金厉重用于航空发起机的热端部件 ，同时也是航天、能源 、交通运输和化学工业中普通操纵的质料 。

　　从所属细分行业来看，高温合金质料属于新质料周围中的高端金属组织质料，其归纳机能卓绝，具有卓越的高温强度及塑性，优越的抗氧化及抗热侵蚀机能，优异的抗蠕变机能、抗断裂机能和优越的结构安闲性，已成为众个首要工业周围发扬的合节特种质料。

　　英邦开始正在80Ni-20Cr合金中出席少量铝和钛，酿成γ相(gamma prime)以实行深化，研制成第一种具有较高的高温强度的镍基合金。同有时期，美邦为了适当活塞式航空发起机用涡轮增压器发扬的需求，先河用Vitallium钴基合金修制叶片。

　　其它，美邦还研制出Inconel镍基合金，用以修制喷气发起机的燃烧室。今后，冶金学家为进一步抬高合金的高温强度，正在镍基合金中出席钨、钼、钴等元素，推广铝、钛含量，研制出一系列招牌的合金，如英邦的Nimonic，美邦的Mar-M和IN等;正在钴基合金中,出席镍、钨等元素，发扬绝伦种高温合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。因为钴资源缺乏，钴基高温合金发扬受到控制。

　　苏联于1950年前后先河临蓐ЭИ招牌的镍基高温合金，后莅临蓐ЭП系列变形高温合金和ЖС系列锻制高温合金。中邦从1956年先河试制高温合金，逐步酿成GH系列的变形高温合金和K系列的锻制高温合金。

　　70年代美邦还采用新的临蓐工艺创修出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，研制出单晶叶片等高温合金部件，以适当航空发起机涡轮进口温度不绝抬高的需求。

　　跟着工艺及质料的不绝提高，高温合金产物不绝迭代，承温才略不绝抬高，归纳机能不绝巩固，一经从守旧的锻制高温合金、变形高温合金，发扬出粉末高温合金、钛铝系金属间化合物、氧化物弥散深化高温合金、耐蚀高温合金、粉末冶金及纳米质料等一系列新型高温合金质料。

　　代真空熔炼身手的 涌现，合金无益杂质和气体的去除，极端是合金因素的正确负责，使高温合金进步了一大 步，涌现了一多量如 Mar-M200,InI00,B1900等高机能的锻制高温合金。

　　定向凝结、单晶合金、粉末冶金等新型工艺的探究拓荒振奋发扬，成为高温合金 发扬的厉重胀舞力，此中定向凝结工艺所起的效用尤为首要，采用定向凝结工艺创修出的单 晶合金，行使温度亲热合金熔点的 90%，至今各邦前辈航空发起机均优先采用单晶高温合 金涡轮叶片。

　　高温合金临蓐制备工艺较为杂乱，熔炼、锻制、热照料为厉重流程工艺。临蓐流程及工艺的安闲对高温合金质料的力学机能形成直接影响。速捷发扬的经济和科学身手为百般新型高温合金质料的研发和执行供给了较大的发扬空间，正在对合金机能央浼越来越高的处境下，必必要对百般工艺实行不绝的美满和优化，保障百般工艺与高温合金质料的改变相适当。工艺的不绝美满引入可杀青机能的不绝晋升，发扬新型的高温合金，进而胀舞联系产物与行业的发扬。

　　厉刻负责化学因素是保障高温合金具备优异机能的根底，熔炼工序能有用打消大于临界尺寸的混杂物，低重氧、氮、及硫的含量，从泉源上抬高高温合金的纯净度，因而熔炼工序正在高温合金的制备工艺中处于首要地点。

　　目前邦际上高温合金的熔炼伎俩厉重有真空感受炉（VIM）、真空自耗炉（VAR）、电渣重熔炉（ESR）。近年以粉末高温合金为代外的新型高温合金操纵周围愈加普通，粉末高温合金的熔炼工艺成为前沿探究的身手，邦际上俄罗斯粉末高温合金采用VIM 或VIM+VAR 双联熔炼工艺，美邦粉末高温合金采用 VIM+ESR+VAR 三联工艺，而邦内粉末高温合金基础采用 VIM 单炼工艺，导致我邦粉末高温合金质料纯净度低于外洋前辈秤谌。

　　高温合金细密锻制身手以熔模锻制工艺为主，发扬酿成了等轴晶类型、定向柱晶与单晶类型的细密锻制格式。目前高温合金铸件一经先河向着杂乱化、大型化、高正确度化的对象发扬，对锻制工艺、流程酿成肯定的挑衅，也促使熔模细密锻制身手不绝提高，从真空冶炼身手发扬到无余量锻制身手、定向凝结身手、单晶身手等方面。

　　锻制身手的晋升与高温合金原质料临蓐创修之间也存正在直接的相干，需求勾结高温合金质料特点、铸件行使处境等，美满相应的工艺身手形式与机制，负责质料的机能，保障临蓐工艺安闲性。目前正在临蓐的进程中，高温合金的因素参数与凝结参数负责存正在难点，很容易正在定向凝结临蓐或是单晶临蓐时期涌现斑点、热裂和松散等缺陷，紧要影响产物的高温机能。美邦正在探究的进程中行使高梯度定向凝结身手实行航空发起机叶片的临蓐，有用低重了斑点缺陷题目的产生率，厉刻负责各个零件尺寸要求下的温度梯度参数，酿成肯定的临蓐优化、改造的效用。

　　细密锻制分类：厉重有熔模锻制、陶瓷型锻制、金属型锻制、压力锻制、消散模锻制。

　　跟着新高温合金质料的操纵以及行使进程中对合金机能提出的高央浼，热照料工艺是必不行少的进程。高温合金热照料工艺是指高温合金质料正在固态下，通过加热、保温和冷却的格式，以获取预期结构和机能的一种金属热加工工艺。近年来对付高温合金探究对比深远、体系的是固溶热照料和时效热照料。

　　固溶热照料是指正在高于高温合金结构内析出相的全溶温度，使合金中百般分散不屈均的析出相宽裕融解至基体相中，从而杀青深化固溶体并抬高韧性及抗蚀机能，打消残剩应力的效用，以便持续加工成型，并为后续时效照料析出平均分散的深化相做计划。

　　时效热照料是指正在深化相析出的温度区间内加热并保温肯定光阴，使高温合金的深化相平均地重淀析出，碳化物等平均分散，从而杀青硬化合金和抬高其强度的效用。

　　锻制高温合金是由合金锭重熔后直接浇注或定向凝结成零件的高温合金 ，其发扬始于20世纪40年代 。1943年美邦初次正在涡轮喷气发起机 J-33上选用了 HS-21修制涡轮做事叶片，取代变形合金 Hastelloy-B的叶片，开创了航空发起机行使锻制高温合金的先例 。跟着航空发起机的发扬，对高温合金机能提出越来越高的央浼 ，为 了抬高热强机能，正在变形高温合金中接踵出席了众种合金元素 ，导致变形加工 难题的题目，于是 ，航空和冶金做事家越来越侧重锻制合金的探究 。20世纪50年代 末 ，真空熔炼身手涌现，合金中无益杂质和气体去除，合金因素获得正确负责 ，高温机能不绝抬高，研制出 IN100,B1900,MAR-M200等众种机能优异的合金。20世纪60年代定向凝结身手的发扬 ，鼓励了定向柱状晶和单晶高温合金的振奋发扬 ，使航空发起机的行使温度抵达 1700℃ 以上 。

　　锻制高温合金不再推敲锻制变形机能 ，可通细致密锻制伎俩或定向凝结工艺锻制出式样杂乱且有畅通内腔的无余量空心薄壁叶片。因而，锻制高温合金元素总量要明显高于变形高温合金 ，此中，固溶深化元素扩大了 Re,Ru等元素，难熔金属元素 w 的含量抬高（有些 合金赶过 10%）重淀深化合金元素除 Al,Ti除外，还出席 Nb,Ta,Hf,V等元素。探究注明，锻制高温合金元素含量总和可达 50%，重淀深化相 γ相含量达 60％-70%，其它，锻制高温合金粗大的晶粒和凝结偏析惹起的枝晶骨架 以及 晶界和枝晶间酿成的一次碳化物骨架，可有用地深化合金，因而，锻制高温合金长期强度、抗拉强度都显著高于变形高温合金。同因素的锻制高温合金要比变形高温合金行使温度抬高 10-30℃，同时，出席更众的 合金元素也有利于拓荒新合金 。

　　锻制高温合金按凝结伎俩分类可分为等轴晶锻制高温合金、定向凝结柱晶高温合金和单晶高温合金三类。

　　正在日常要求下锻制高温合金时 ，熔融的合金正在铸型中逐步冷却，由众个晶核形成众个晶粒，跟着温度低重 ，晶粒不绝长大，末了充满全盘零件。因为合金冷却时散热的对象未加负责，晶粒长大也是轻易的，获得的晶粒式样近似球形，称为等轴晶锻制高温合金 。

　　等轴晶锻制高温合金晶界上往往存正在很众杂质和缺陷，是最脆弱的易毁坏区域。采用细 晶锻制工艺固然能正在肯定水准上刷新锻制高温合金的长期强度和劳累机能，可是无论怎么净化晶界或抬高晶界强度 ，永远不行改革晶界行为最脆弱合头的真相 。且对付锻制的构件，正在统一铸件内力学机能都有或许差异，如整个锻制的涡轮盘 ，正在轮毂和叶片剖面之间晶粒度不同很大，热照料时期叶片会变脆。相对付定向凝结高温合金，等轴晶锻制高温合金修制伎俩浅易，本钱低，因而，其正在高温合金周围得以速捷发扬及操纵。

　　定向凝结高温合金是通过定向凝结身手制备出晶界平行于主应力轴从而打消无益横向晶界的柱状晶高温合金。20世纪 60年代中期，美邦PW公司出现晰定向凝结工艺并用于临蓐镍基合金柱状晶涡轮叶片，可抬高叶片做事温度 500C。我邦于20世纪 70年代先河定向凝结合金探究做事，到现正在已研制绝伦种定向凝结柱状晶高温合金，并正在众种型号的发起机上 行使，某些定向凝结合金叶片已先河批量临蓐。

　　采用定向凝结工艺打消通盘晶界的高温合金称为单晶高温合金。20世纪80年代此后。跟着合金安排外面秤谌的抬高，因素不绝改善，熔炼工艺优化，锻制身手提高，使其力学机能的抬高屡次获取冲破，方今 ，单晶高温合金一经发扬到第五代。

　　单晶高温合金中出席了巨额 W,Mo ,Ta,Re,Ru等难熔金属元素 ，其含量比同代次定向凝结柱状晶合金都高。难熔金属形成固溶深化 ，抬高固溶温度 ，时效时巨额析出重淀深化相γ相。第一代单晶高温合金不含稀土金属元素 Re，随后 ，涌现增添元素 Re后 80％原子能进入γ固溶体，惹起较大的晶格畸变，20％的元素 Re直接进入γ相，提 高γ相的融解度，推广γ相体积分数，从而抬高合金承温才略，并且 Re原子的出席有助于减小单晶晶粒缺陷和外貌再结晶方向。从第二代 单晶合金先河增添元素 Re, 3％Re和 6%Re是第二代和第三代单晶高温合金的符号 ，但 Re原子出席会鼓励无益的 TCP相天生和次生反映区（SRZ)天生 ， 低重结构安闲性 。第四代 和第五代单晶合金以分离出席 3％和 6％ 的元素 Ru，克制TCP相析出，推广合金结构安闲性。

　　变形高温合金是指将铸锭实行冷 、热加工制成百般型材或 零件毛坯 ，末了制成热端零件 的高温合金 ，其合节是合金锭具有成形才略。变形高温合金是最先用于航空发起机的高温合 金 ，1939年英邦开始研制告捷 Nimonic75,1944年 Nimonic80A 正式行使 ，1956年中邦发扬了第一种变形高温合金 GH3030，之后又接踵研制了GH4033等合金，经由 60众年的发扬，全全邦目前临蓐的变形高温合金赶过 200种 ，中邦临蓐的变形高温合金赶过 70种 。

　　与锻制高温合金比拟，变形高温合金合金化水准低，因而 ，熔点较高，热加工温度上限较高 ，合金再结晶温度较低 ，低重热加工温度下限，因而 ，变形高温合金热加工界限较锻制高温合金宽。其它，变形高温合金偏析较轻，合金结构中的γ析出相数目较少，变形抗力低 ，加工变形机能优越 ，所以能够通过热加工和冷加工工艺制备出差异式样的型材和零件毛坯 。

　　按基体元素的差异，变形高温合金可分为铁基变形高温合金 、镍基变形高温合金和钴基 变形高温合金。

　　铁基变形高温合金是从奥氏体不锈钢发扬起来的。铁基变形高温合金Fe含量正在 18％~45%，为安闲奥氏体，平日要入 25%-45%的元素Ni，也可出席适量的元素 Mn,N,C。替代个别元素 Ni。为保障合金有宽裕的抗氧化腐 蚀才略，铁基变形合金中还出席 11％~23％的元素 Cr，以是铁基高温合金本质上是以 Fe-Ni-Cr三元系为基，当Ni含量大于40％光阴常也称作铁镍基高温合金。铁基高温合金的基体平日有 Fe-15Cr-25Ni型、Fe-15Cr-35Ni型、Fe-15Cr-45Ni型。

　　铁基变形高温合金按其深化格式可分为三类 ：第一类是碳化物 、氮化物或复合碳氮化物深化合金，其行使温度正在 550-600℃，现已逐步被其他合金庖代；第二类是固溶深化合金， 正在高温下有优越的抗氧化和抗侵蚀才略 ，行使温度正在 800～ 950℃，厉重用作板材 ，创修承力不大但做事温度较高的零件；第三类是金属间化合物深化合金，行使温度正在 600-750℃。

　　镍为面心立方组织 ，从室温到高温没有同素异构转嫁 ，是一种格外优越的基体金属，并且镍化学安闲性优越 ，正在 500℃以下简直不氧化 ，常温下不受湿气 、水及盐类水溶液的效用。镍基变形高温合金平日出席 10％-25％的Cr元素，以保障合金具有优越的抗氧化侵蚀机能，以是镍基合金本质上 以 Ni-Cr为基体。其它 ，有些合金正在 Ni-Cr固溶体中出席元素 Co(15Yo-20%),Mo（约 15％）或 w （约 11%)，分离组成 以 Ni-Cr-Co,Ni-Cr-Mo,Ni-Cr-W 为基体的三元系变形高温合金。

　　镍基高温合金正在摩登航空航天发 动机中行使最普通 ，招牌最众 ，用量最大 ，被称为 “发 动机的心脏”。镍基高温合金按深化格式有固溶深化型合金和重淀深化型合金 ，固溶深化型合金用于创修做事温度较高、接受应力不大的部件 ，重淀深化型合金可用于修制高温下接受 应力较高的部件 。

　　钴正在 400℃以下具有密排六方组织 ，正在高温时会产生同素异构转嫁为面心立方组织 ，且这种转嫁具有非热特点 ，正在温度轮回进程中具有可逆性 ，为使钴基合金具有安闲面心立方 构的γ奥氏体 ，平日出席 5%-25％的镍或 9％-20％的铁 ，其它 ，还平日出席 20％操纵的元素 Cr，以便正在合金外貌酿成防护机能优越的 Cr203氧化膜来抬高钴基变形高温合金的抗氧化机能和抗侵蚀机能。以是，钴基变形高温合金骨子上是以Co-Ni-Cr三元系为基，另含 W,Mo,Nb,Ta等固溶深化元素和碳化物酿成元素。

　　钴基变形高温合金与镍基变形高温合金比拟，其加工硬化速度较大，零件成形后的外貌质地较好 ，但正在成形进程中，日常需求较众的热加工加热火次或冷变形中央退火次数 ，其加工成形修设的吨位也央浼较大。钴基变形高温合金正在高于 980℃时 ，其强度很高 ，抗热劳累、热侵蚀和耐磨侵蚀性优异，可是，钴基变形高温合金以碳化物为厉重深化相，短少共格类的深化相，正在较低和中等温度界限内长期强度比镍基变形高温合金低。

　　跟着高温合金做事温度和强度的不绝抬高以及归纳机能的刷新，合金中深化元素含量不绝推广 ，因素越来越杂乱，热加工机能变得很差 ，不少高机能镍基高温合金已不行热加工变形 ，只可以铸态行使 。然而 ，因为锻制结构偏析紧要导致了显微结构的不屈均和力学机能的动摇，故而先河采用粉末冶金工艺临蓐高温合金战胜上述偏差 ，获得简直无偏析、结构平均、热加工机能优越的高温合金质料。粉末高温合金是前辈航空发起圈套键热端部件的优选质料，厉重用于创修涡轮盘、压气机盘、胀筒轴、涡轮盘、高压挡板等发起机热端高温承力转动部件。目前，用粉末冶金法制得的高温合金可分为广泛粉末 （powdermetallurgy, PM）高温合金和氧化物弥散深化 （oxidedispersionstrengthened,ODS）高温合金两类。目前，一经研制了四代粉末高温合金，制备出的涡轮盘等众种粉末高温合金合节零部件已成 功操纵于前辈航空发起机 。

　　粉末高温合金的工艺流程大致如下 ：制备粉末～ 固实～热加工变形 ~热照料。粉末的质地紧要影响着粉末高温合金的机能 ，平日央浼粉末的气体含量及混杂物含量低 ，粒度分散及式样适当。高温合金粉末的制备伎俩厉重有惰性气体雾化法、挽回电机法和真空雾化法三种。惰性气体雾化法操纵最普通 ，正在全盘真空及密闭的修设中，经真空熔炼的合金熔体经注口流下，正在高压高速的气流中雾化成粉末。所用的气体平日是氩气，所得粉末中气体含量约为40-200μg/g，粉末厉重呈球状，也有少许空心颗粒、串状颗粒或片状颗粒，粒度分散较宽 ，有粗大的也有极端细微的颗粒 ，需经筛分后再集取 。

　　粉末高温合金的机能猛烈地受制粉、固实化工艺的影响，不 同制粉工艺的粒度分散不同对合金的晶粒和机能有肯定的影响 ，正在热等静压合金中能展现出来，但正在热挤压合金中粉碎齐全，已显示不出粒度分散的影响。

　　氧化物弥散深化高温合金（ODS)是将细微的氧化物颗粒 （日常选用 Y203）平均地分离于高温合金基体中，通过窒息位错运动而形成深化结果的一类合金。呆滞合金化工艺的出现是ODS高温合金发扬史上的一个里程碑 ，呆滞合金化是正在高能 球磨机内结束的，常用的高能球磨机有搅拌式、振动式和滚筒式三种。

　　ODS高温合金力学机能最大的特色是高温强度 。出席的氧化物颗粒 Y203具有很高的熔点 （2417℃)，且不与基体产生反映，以是具有格外好的热安闲性和化学安闲性，其深化效用能够支撑到亲热合金的熔点温度，因而，ODS高温合金的行使温度能够抵达 0.9Tm。

　　邦际上高温合金的研制始于上世纪二三十年代，厉重正在英美俄等邦度开展。目前， 全邦界限内仅有不赶过 50 家企业具备临蓐高机能高温合金的才略，厉重会集正在美英法德等欧美邦度，全盘行业头部效应显著。

　　邦际出名的高端高温合金临蓐邦度和企业厉重有美邦的通用电气公司、普拉特-惠特尼公司、佳能-穆斯克贡公司、汉因斯·司泰特公司、邦际因科合金公司等，以及英邦的邦际镍公司、日本的 JFE 钢铁株式会社、新日铁住金株式会社、神户制钢等。这些企业经由众年的身手积蓄，均已设置了美满的企业级的高温合金工艺、机能系统、进程负责及选材圭臬，临蓐的高温合金具有本钱低、质地高且安闲性好等上风。

　　邦内高温合金起步较晚，初期以仿制为主，目前已设置较为圆满的产物系统。因为高温合金厉重行使于航空航天、核电等计谋中心周围，因而行为高精尖产物，外洋厂商管控厉刻，很少出口发售。邦内高温合金行业从 20 世纪 50 年代末仿制前苏联高温合金系统先河，经由 60 余年的发扬，经过了由仿制到仿创勾结再到独创的发扬过程，酿成了我邦奇特、体系、完全的高温合金系统，是邦际上公认的四大较完全的高温合金系统之一。

　　目前，邦内界限较大的高温合金临蓐企业有抚顺特钢和钢研高纳。其它，宝钢特钢、攀长钢、中科院金属所、北京航材院也具备肯定的产能。

　　目前具备锻制高温合金精铸件的厂家分为两类，一类是钢研高纳、中科院金属所和北京航材院三家公司；另一类是凌晨、西航、南方、成发等专业发起机厂自行临蓐精铸件。三家单元厉重承接航天航空发起机厂对外委托的精铸件交易。目前三家单元正在锻制高温合金的质料制备、临蓐身手上均有各自特色，此中钢研高纳产能大于其余两家。

　　高温合金环球市集络续滋长，中邦成为厉重增量市集。我邦高温合金市集中，变形高温合金和镍基高温合金占比最大，遵循创修工艺，变形高温合金约占全盘高温合金市集 70%操纵，其次是锻制高温合金（20%）和粉末高温合金（10%）；遵循合金基体元素，镍基高温合金占比达 80%操纵，镍-铁高温合金和钴基高温合金 占比分离约为 14%和 6%。

　　高温合金第一大操纵场景是航空航天周围，需求份额占比为 55%。高温合金质料是航天航空发起机的首要创修原质料，厉重操纵于发起机的燃烧室、导向器、涡轮叶片、涡轮盘、尾喷口及机匣等部件。其次，高温合金具备耐高温、耐侵蚀等良好机能，也被普通操纵于燃气轮机、石油化工、工业和汽车周围等场景。

　　高温合金从降生起就操纵于航空发起机，正在摩登航空发起机中，高温合金质料厉重用于四大热端部件：燃烧室、导向室、涡轮叶片和涡轮盘，其它还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。

　　汽车废气增压器涡轮也是高温合金质料的首要操纵周围。目前，我邦涡轮增压器临蓐厂家所采用的涡轮叶轮众为镍基高温合金涡轮叶轮，它和涡轮轴、压气机叶轮合伙构成一个转子。遵循每万辆汽车涡轮增压器高温合金用量约为 3.5 吨，2021 年汽车临蓐行业需求高温合金质料约 9128.7 吨，市集界限约为 18.3 亿元。推敲到将来汽车数目和我邦装置率的抬高，假设将来年均增加率为 5%，估计到 2030 年我邦汽车市集对高温合金质料的需求总共约为 10.6 万吨。

　　核电用高温合金包罗：燃料元件包壳质料、组织质料和燃料棒定位格架，高温气体炉热调换器等，均是其他质料难以替代的。

　　全邦核能协会颁布的核燃料陈述预测， 环球核电装机容量估计将以每年 2.6%的速率增加，到 2040 年环球核电装机容量将抵达 61500 万千瓦，且装机容量增加将厉重来自中邦、俄罗斯等邦度。2022 年 1 月，跟着福清核电站 6 号机组并网发电，我邦大陆并网核电机组抵达 53 台，总装机容量 5463.695 万千瓦，仅次于美邦与法邦，位居全邦第三位。邦度能源局估计，我邦核电装机界限将正在 2030 年抵达 1.2 亿~1.5 亿千瓦，因而估量截至 2030 年 我邦还将新修造结束约 8000 万千瓦的核电机组。每座 60 万千瓦核电站约需高温合金质料 600 吨，以此计较，共需高温合金质料约为 80000 吨，推敲到核电站修造邦产率约为 80%，估计将来均匀每年高温合金邦内需求量约 为 7111 吨。