高温合金是指以第珊主族元素（铁、钴、镍）为基，加入大量强化元素，能在 600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。高温合金具有较高的高温强度以及良好的抗氧化、抗热腐蚀、抗疲劳性能，在高温下具有良好的组织稳定性和使用可靠性，因此，也被称为热强合金、耐热合金或超合金。本期小编应各位小伙伴的呼声整理了高温合金的各项知识点，需要的小伙伴点赞收藏哦！01高温合金的基本概述高温合金是20世纪40年代发展起来的一种新型航空金属材料，它可在600--1100℃的氧化和燃气腐蚀条件下，承受复杂应力，长期可靠地工作。高温合金主要用于航空发动机的热端部件 ，同时也是航天、能源 、交通运输和化学工业中广泛应用的材料 。
从所属细分行业来看，高温合金材料属于新材料领域中的高端金属结构材料，其综合性能优越，具有优秀的高温强度及塑性，良好的抗氧化及抗热腐蚀性能，优异的抗蠕变性能、抗断裂性能和良好的组织稳定性，已成为多个重要工业领域发展的关键特种材料。高温合金发展简史20世纪30年代从20世纪30年代后期起，英、德、美等国就开始研究高温合金。第二次世界大战期间为了满足新型航空发动机的需要，高温合金的研究和使用进入了蓬勃发展时期。40年代初期英国首先在80Ni-20Cr合金中加入少量铝和钛，形成γ'相(gamma prime)以进行强化，研制成第一种具有较高的高温强度的镍基合金。同一时期，美国为了适应活塞式航空发动机用涡轮增压器发展的需要，开始用Vitallium钴基合金制作叶片。
此外，美国还研制出Inconel镍基合金，用以制作喷气发动机的燃烧室。以后，冶金学家为进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨、钼、钴等元素，增加铝、钛含量，研制出一系列牌号的合金，如英国的"Nimonic"，美国的"Mar-M"和"IN"等;在钴基合金中,加入镍、钨等元素，发展出多种高温合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由于钴资源缺乏，钴基高温合金发展受到限制。
40年代铁基高温合金也得到了发展。50年代50年代出现A-286和Incoloy901等牌号。60年代苏联于1950年前后开始生产"ЭИ"牌号的镍基高温合金，后来生产"ЭП"系列变形高温合金和ЖС系列铸造高温合金。中国从1956年开始试制高温合金，逐渐形成"GH"系列的变形高温合金和"K"系列的铸造高温合金。70年代70年代美国还采用新的生产工艺制造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，以适应航空发动机涡轮进口温度不断提高的需要。高温合金材料的性能特征：
Ø优秀的高温强度及塑性
Ø良好的抗氧化性及抗热腐蚀性
Ø优异的抗蠕变性能、抗裂变性能
Ø良好的组织稳定性
Ø变形加工困难
Ø具有较好的性能价格比
02高温合金的分类随着工艺及材料的不断进步，高温合金产品不断迭代，承温能力不断提高，综合性能不断增强，已经从传统的铸造高温合金、变形高温合金，发展出粉末高温合金、钛铝系金属间化合物、氧化物弥散强化高温合金、耐蚀高温合金、粉末冶金及纳米材料等一系列新型高温合金材料。高温合金可按照多种分类方法划分类别。03高温合金的制备工艺在高温合金发展过程中，工艺对合金的发展起着极大的推进作用。
20世纪
40-50
年代初
主要是通过合金成分的调整来提高合金的性能。20世纪
50年代
代真空熔炼技术的 出现，合金有害杂质和气体的去除，特别是合金成分的精确控制，使高温合金前进了一大 步，出现了一大批如 Mar-M200,InI00,B1900等高性能的铸造高温合金。20世纪
60年代
定向凝固、单晶合金、粉末冶金等新型工艺的研究开发蓬勃发展，成为高温合金 发展的主要推动力，其中定向凝固工艺所起的作用尤为重要，采用定向凝固工艺制造出的单 晶合金，使用温度接近合金熔点的 90%，至今各国先进航空发动机均优先采用单晶高温合 金涡轮叶片。高温合金生产制备工艺较为复杂，熔炼、铸造、热处理为主要流程工艺。生产流程及工艺的稳定对高温合金材料的力学性能产生直接影响。快速发展的经济和科学技术为各种新型高温合金材料的研发和推广提供了较大的发展空间，在对合金性能要求越来越高的情况下，必须要对各种工艺进行不断的完善和优化，保证各种工艺与高温合金材料的变化相适应。工艺的不断完善引入可实现性能的不断提升，发展新型的高温合金，进而推动相关产品与行业的发展。
高温合金制备工艺
熔炼工序严格控制化学成分是保证高温合金具备优异性能的基础，熔炼工序能有效消除大于临界尺寸的夹杂物，降低氧、氮、及硫的含量，从源头上提高高温合金的纯净度，因此熔炼工序在高温合金的制备工艺中处于首要位置。
目前国际上高温合金的熔炼方法主要有真空感应炉（VIM）、真空自耗炉（VAR）、电渣重熔炉（ESR）。近年以粉末高温合金为代表的新型高温合金应用领域愈加广泛，粉末高温合金的熔炼工艺成为前沿研究的技术，国际上俄罗斯粉末高温合金采用VIM 或VIM+VAR 双联熔炼工艺，美国粉末高温合金采用 VIM+ESR+VAR 三联工艺，而国内粉末高温合金基本采用 VIM 单炼工艺，导致我国粉末高温合金材料纯净度低于国外先进水平。
铸造高温合金精密铸造技术以熔模铸造工艺为主，发展形成了等轴晶类型、定向柱晶与单晶类型的精密铸造形式。目前高温合金铸件已经开始向着复杂化、大型化、高精确度化的方向发展，对铸造工艺、流程形成一定的挑战，也促使熔模精密铸造技术不断进步，从真空冶炼技术发展到无余量铸造技术、定向凝固技术、单晶技术等方面。
定向合金组织
单晶
铸造技术的提升与高温合金原材料生产制造之间也存在直接的联系，需要结合高温合金材料特性、铸件使用情况等，完善相应的工艺技术模式与机制，控制材料的性能，保证生产工艺稳定性。目前在生产的过程中，高温合金的成分参数与凝固参数控制存在难点，很容易在定向凝固生产或是单晶生产期间出现雀斑、热裂和疏松等缺陷，严重影响产品的高温性能。美国在研究的过程中使用高梯度定向凝固技术进行航空发动机叶片的生产，有效降低了雀斑缺陷问题的发生率，严格控制各个零件尺寸条件下的温度梯度参数，形成一定的生产优化、改良的作用。
精密铸造分类：主要有熔模铸造、陶瓷型铸造、金属型铸造、压力铸造、消失模铸造。
常用熔模铸造基本流程：
热处理随着新高温合金材料的应用以及使用过程中对合金性能提出的高要求，热处理工艺是必不可少的过程。高温合金热处理工艺是指高温合金材料在固态下，通过加热、保温和冷却的方式，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。近年来对于高温合金研究比较深入、系统的是固溶热处理和时效热处理。固溶热处理是指在高于高温合金组织内析出相的全溶温度，使合金中各种分布不均匀的析出相充分溶解至基体相中，从而实现强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除残余应力的作用，以便继续加工成型，并为后续时效处理析出均匀分布的强化相做准备。
时效热处理是指在强化相析出的温度区间内加热并保温一定时间，使高温合金的强化相均匀地沉淀析出，碳化物等均匀分布，从而实现硬化合金和提高其强度的作用。
03按工艺类型详细介绍各类高温合金铸造高温合金铸造高温合金是由合金锭重熔后直接浇注或定向凝固成零件的高温合金 ，其发展始于20世纪40年代 。1943年美国首次在涡轮喷气发动机 J-33上选用了 HS-21制作涡轮工作叶片，替代变形合金 Hastelloy-B的叶片，开创了航空发动机使用铸造高温合金的先例 。随着航空发动机的发展，对高温合金性能提出越来越高的要求 ，为 了提高热强性能，在变形高温合金中相继加入了多种合金元素 ，导致变形加工 困难的问题，于是 ，航空和冶金工作者越来越重视铸造合金的研究 。20世纪50年代 末 ，真空熔炼技术出现，合金中有害杂质和气体去除，合金成分得到精确控制 ，高温性能不断提高，研制出 IN100,B1900,MAR-M200等多种性能优异的合金。20世纪60年代定向凝固技术的发展 ，促进了定向柱状晶和单晶高温合金的蓬勃发展 ，使航空发动机的使用温度达到 1700℃ 以上 。
铸造高温合金不再考虑锻造变形性能 ，可通过精密铸造方法或定向凝固工艺铸造出形状复杂且有通畅内腔的无余量空心薄壁叶片。因此，铸造高温合金元素总量要显著高于变形高温合金 ，其中，固溶强化元素增添了 Re,Ru等元素，难熔金属元素 w 的含量提高（有些 合金超过 10%）沉淀强化合金元素除 Al,Ti之外，还加入 Nb,Ta,Hf,V等元素。研究表明，铸造高温合金元素含量总和可达 50%，沉淀强化相 γ相含量达 60％-70%，此外，铸造高温合金粗大的晶粒和凝固偏析引起的枝晶骨架 以及 晶界和枝晶间形成的一次碳化物骨架，可有效地强化合金，因此，铸造高温合金持久强度、抗拉强度都明显高于变形高温合金。同成分的铸造高温合金要比变形高温合金使用温度提高 10-30℃，同时，加入