在航空发动机里，温度动辄超过1000℃，一般金属早就“熔化”退场了。但有一种材料却能稳如泰山，它就是我们今天的主角——高温合金。01高温合金到底是什么？简单说，高温合金是一种专门为高温环境“量身定做”的金属材料，它能在高温（通常600℃以上）、高压、高应力的恶劣环境下长期工作而不变形、不生锈、不“累趴”。

它常由镍、铁或钴做“底子”，再加入一些“助攻元素”如铬、钼、钨、铝、钛等，就像调制超强合金饮料。这种材料特别适合用在发动机、燃气轮机、核电装置、火箭喷嘴等“高热”场合。

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。02高温合金分几类？你可以这么记高温合金可按照多种分类方法划分类别。03高温合金有什么过人之处？它们有三大“超能力”：

✅ 耐高温：不怕热，能在1000℃以上“工作”。

✅ 抗氧化腐蚀：即使高温下有空气或化学物质，也不容易生锈。

✅ 耐疲劳 & 抗蠕变：经得起反复拉扯、不容易慢慢变形。

可以说，凡是高温的地方，就有它的身影：

航空航天：发动机涡轮叶片、涡轮盘

能源设备：燃气轮机、核电站燃料壳

汽车工业：涡轮增压器、排气阀座

冶金与化工：高温炉衬、反应釜部件

它是现代工业“顶流选手”之一。

高温合金制备工艺

04高温合金用什么标准来“量体裁衣”？在生产和选用高温合金时，需参考权威标准。常见的标准如下：

✅ 国内标准（GB/“国标”）：

GB/T 14992-2005《高温合金分类》

GB/T 14993-2011《高温合金热处理工艺规范》

GB/T 14994-2011《高温合金力学性能试验方法》

✅ 航空工业标准（HB）：

HB/Z 140《高温合金材料性能评价方法》

HB 5123《航空用高温合金铸件技术要求》

✅ 国际标准：

ASTM B637（镍基合金锻材）

AMS 5662/5663（航空用镍基合金Inconel 718标准）

这些标准就像高温合金的“体检表”，确保它们符合严苛的工业应用要求。

05近年来国内外高温合金的创新突破

近年来，高温合金领域取得了多方面的突破，主要体现在以下几个方面：

1）合金体系持续升级：新一代镍基、钴基及高熵合金不断涌现，性能指标全面提升，满足更高温、更苛刻工况需求。

2）材料设计智能化：借助机器学习、高通量实验和热力学计算，实现合金成分和组织结构的高效优化。

3）先进制备技术成熟化：粉末冶金、定向凝固、单晶工艺及增材制造（3D 打印）等关键技术快速发展，提升材料成形能力与组织控制精度。

4）工程应用加速落地：多种新型高温合金已实现工程化应用，特别是在航空发动机核心部件中的国产替代进展显著。

5）多性能协同提升：强度、蠕变、抗氧化性、加工性等关键性能实现协同优化，推动高温合金向更高可靠性与更长服役寿命发展。

一、镍基高温合金的创新

1）第四代镍基单晶高温合金

浙江大学张泽院士团队研发的第四代镍基单晶合金，通过添加Ru（钌）元素优化γ/γ'相结构，在1100℃/137MPa条件下的持久寿命超过500小时，显著提升涡轮叶片承温能力。该合金已应用于某型航空发动机双冷涡轮叶片，解决了高温下组织稳定性问题，成为国产高推重比发动机的核心材料。

利用机器学习和多目标优化算法，四川大学研究团队通过高通量实验、热力学计算和多目标优化策略，实现了镍基高温合金的成分优化。例如，通过调整固溶温度和时间，优化合金的微观组织，使其γ′相体积分数、固溶温度等参数达到设计目标，显著提高了材料的综合性能。

2）粉末冶金高温合金FGH4095与FGH4096

作为第二代粉末高温合金，FGH4096在750℃下的抗裂纹扩展能力较FGH4095提高一倍，尽管强度降低10%，但其损伤容限特性使其成为先进发动机涡轮盘的首选材料。两者在WS-9、WZ-8等发动机中实现规模化应用，支撑了我国航空发动机涡轮盘的国产化进程。

3）增材制造专用无裂纹镍基合金

华中科技大学开发的GH3536改进型合金（成分：Ni-Mo-Cr-W-Co-Fe），通过优化Mo（10.5%-11%）和Cr（24.5%-25.3%）比例，显著减少激光选区熔化成型过程中的微裂纹，抗拉强度提升20%以上，已用于复杂结构燃烧室部件的3D打印。

二、钴基高温合金的突破

1）Co-Al-W基高温合金

西北工业大学开发的Co-9Al-10W-0.1B合金，在900℃时效后γ'相体积分数超过70%，时效硬度高于传统钴基合金DZ40M和镍基合金Waspaloy，其固/液相线温度较镍基合金高100-150℃，适用于导向器叶片。但该合金仍面临γ'相高温稳定性不足（易分解为D019相）和密度偏高（~9.2 g/cm³）的挑战。

2）轻质高熵钴基合金

俄罗斯开发的铌-钛-铬三元合金（如Nb-