高溫合金，又稱超合金，是一種能在600℃以上及一定應力條件下長期工作的金屬材料，具有優異的高溫強度、良好的抗氧化性和耐熱腐蝕性、良好的疲勞性、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金的材料特性使其成為航空發動機中不可替代的關鍵材料。在世界先進的發動機開發中，高溫合金材料的用量占發動機總量的40%~60%。因此，高溫合金材料也被稱為“先進發動機基石”。

高溫合金占航空發動機高溫合金需求的一半以上。隨著國內一批新型航空發動機的大規模生產，預計高溫合金需求將迅速增長。以殲10B、殲15、以殲16為代表的多款三代半戰斗機陸續進入列裝，WS-10發動機需求持續增長。未來幾年，隨著國內大型運輸機運20的投產，大涵道比發動機將進入量產階段；小涵道比中推和小推航空發動機也將逐步進入量產。國內航空發動機需求的增長將推動航空高溫合金需求進入快速增長期。

高溫合金在民用工業中的應用越來越廣泛。高溫合金在燃氣輪機、汽車渦輪增壓器、核電、石油石化等行業有著重要的應用。隨著工業化的推進和國內高端設備制造業的發展，民用工業對高溫合金的需求將繼續推動。目前，民用高溫合金占總需求的20%，預計未來這一比例將繼續上升。

據估計，到2020年，中國對高溫合金的需求約為4萬噸，相應的市場空間為90.5億元：航空發動機、汽車廢氣渦輪增壓器和核電行業對高溫合金需求的增長將推動行業需求的爆發。目前，我國高溫合金產能約為1.26萬噸，實際產量約為8000-9000噸。預計未來7年高溫合金需求復合增長率將超過20%。

(1)高溫合金簡介及分類

在600℃以上的高溫和一定的應力作用下，高溫合金是一種長期工作的金屬。與傳統金屬和合金不同，高溫合金具有強度高、抗氧化、耐熱腐蝕、疲勞、斷裂韌性好、組織穩定性好、在各種溫度下使用可靠性好等綜合性能，在西方也被稱為超合金（Superalloys）。

高溫合金材料是航空發動機的首選，在現代航空工業的發展中處于不可替代的地位。其規模的發展直接決定了航空設備的發展水平。此外，高溫合金也廣泛應用于航天發動機的熱端部件。隨著工業化的發展，民用高端設備行業對高溫合金材料的需求呈上升趨勢。高溫合金的耐高溫、耐磨、耐腐蝕性使其廣泛應用于柴油機和內燃機渦輪增壓、燃氣輪機、能源動力、石化、玻璃建材等民用行業，民用行業高溫合金的使用量增加到20%左右。

根據材料成型方法、基體元素類型、合金強化類型等，可分為高溫合金：

1）根據材料成型方法，高溫合金可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金（包括普通精密鑄造合金、定向凝固合金、單晶合金等）、粉末冶金高溫合金(包括普通粉末冶金高溫合金和氧化物彌散強化高溫合金ODS)；

2)高溫合金根據基體元素類型可分為鐵基、鎳基、鈷基等；

3)根據合金強化類型，高溫合金可分為固溶強化高溫合金和及時沉淀強化合金。

(二)高溫合金材料的技術難點和創新

各種材料在高溫環境下的退化速度加快，在溫度和應力作用下容易發生組織不穩定、變形和裂紋生長、材料表面氧化腐蝕等。高溫合金的耐高溫性和耐腐蝕性主要取決于其化學成分和組織結構

高溫合金材料成分非常復雜，含有鉻、鋁等活性元素，在氧化或熱腐蝕環境中表現為化學部門的穩定性，加工零件表面留下加工硬化和殘余應力缺陷，對材料的化學性能和機械性能產生非常不利的影響。由于合金化程度高，高溫合金材料容易產生成分偏析，對鑄造高溫合金和變形高溫合金的組織和性能有重大影響。高溫合金的這些特性決定了它不同于普通金屬材料的加工工藝。

通過合金強化，高溫合金的發展是合金理論和生產技術不斷改進和創新的過程 工藝強化不斷結合，提高合金的材料性能。合金強化包括合金固體溶解強化、第二相強化劑晶體邊界強化等。；工藝強化包括改善冶煉、凝固結晶、熱加工、熱處理和表面處理。

高溫合金的生產工藝主要包括熔煉、鑄造和熱處理。生產工藝對高溫合金材料的力學性能有很大的影響。新工藝的引入往往使高溫合金的性能取得飛躍，開發了一批新的高溫合金，促進了一代航空發動機和航空飛機的發展。舊合金也可以改進工藝，提高材料性能。

例如，單晶渦輪葉片的應用顯著促進了航空發動機的進步。F-第三代單晶高溫合金PWA1484用于22航空發動機F119的渦輪轉子葉片，該材料本身的最高工作溫度約為1070℃。由于采用計算流體動力學程序設計制造了超冷卻葉片，渦輪轉子葉片的工作溫度提高到1621～1677℃(F100發動機為1400℃)，可見工藝創新在材料開發中的重要地位。

制備高溫合金材料的技術和工藝仍在不斷進步和創新。例如，冶煉過程采用真空感應 電渣重熔 真空自耗熔煉采用先進的熔煉控制方法，通過定向凝固柱晶體合金和單晶合金技術提高材料的高溫強度，減少合金元素的偏析，提高材料強度。此外，氧化物擴散強化高溫合金和金屬間化合物高溫材料也在不斷發展和創新。