高溫合金發展簡介
高溫合金此外，美國還研製出Inconel鎳基合金，用以製作噴氣發動機的燃燒室。以後，冶金學家為進一步提高合金的高溫強度，在鎳基合金中加入鎢、鉬、鈷等元素，增加鋁、鈦含量，研製出一系列牌號的合金，如英國的“Nimonic”，美國的“Mar-M”和“IN”等；在鈷基合金中,加入鎳、鎢等元素，發展出多種高溫合金，如X-45、HA-188、FSX-414等。由於鈷資源缺乏，鈷基高溫合金髮展受到限制。
40年代，鐵基高溫合金也得到了發展，50年代出現A-286和Incoloy901等牌號，但因高溫穩定性較差，從60年代以來發展較慢。蘇聯於1950年前後開始生產“ЭИ”牌號的鎳基高溫合金，後來生產“ЭП”系列變形高溫合金和ЖС系列鑄造高溫合金。中國從1956年開始試製高溫合金，逐漸形成“GH”系列的變形高溫合金和“K”系列的鑄造高溫合金。70年代美國還採用新的生產工藝製造出定向結晶葉片和粉末冶金渦輪盤，研製出單晶葉片等高溫合金部件，以適應航空發動機渦輪進口溫度不斷提高的需要。
提高強度
高溫合金固溶強化
加入與基體金屬原子尺寸不同的元素(鉻、鎢、鉬等)引起基體金屬點陣的畸變，加入能降低合金基體堆垛層錯能的元素（如鈷）和加入能減緩基體元素擴散速率的元素（鎢、鉬等），以強化基體。
沉澱強化
通過時效處理，從過飽和固溶體中析出第二相（γ、γ"、碳化物等），以強化合金。γ相與基體相同，均為面心立方結構，點陣常數與基體相近，並與晶體共格，因此γ相在基體中能呈細小顆粒狀均勻析出，阻礙位錯運動，而產生顯著的強化作用。γ相是A3B型金屬間化合物，A代表鎳、鈷，B代表鋁、鈦、鈮、鉭、釩、鎢，而鉻、鉬、鐵既可為A又可為B。鎳基合金中典型的γ相為Ni3(Al,Ti)。γ相的強化效應可通過以下途徑得到加強：
①增加γ相的數量；
②使γ相與基體有適宜的錯配度，以獲得共格畸變的強化效應；
③加入鈮、鉭等元素增大γ相的反相疇界能，以提高其抵抗位錯切割的能力；
④加入鈷、鎢、鉬等元素提高γ相的強度。γ"相為體心四方結構，其組成為Ni3Nb。因γ"相與基體的錯配度較大,能引起較大程度的共格畸變，使合金獲得很高的屈服強度。但超過700℃，強化效應便明顯降低。鈷基高溫合金一般不含γ相，而用碳化物強化。
晶界強化
在高溫下，合金的晶界是薄弱環節，加入微量的硼、鋯和稀土元素可改善晶界強度。這是因為稀土元素能淨化晶界，硼、鋯原子能填充晶界空位，降低蠕變過程中晶界擴散速率，抑制晶界碳化物的集聚和促進晶界第二相球化。另外，鑄造合金中加適量的鉿，也能改善晶界的強度和塑性。還可通過熱處理在晶界形成鏈狀分布的碳化物或造成彎曲晶界，提高塑性和強度。
氧化物彌散強化
通過粉末冶金方法，在合金中加入高溫下仍保持穩定的細小氧化物，呈彌散分布狀態，從而獲得顯著的強化效應。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。這些氧化物是通過阻礙位錯運動和穩定位錯亞結構等因素而使合金得到強化的。
製造工藝
高溫合金固溶強化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小於4.5％）的合金錠可採用鍛造開坯；含鋁、鈦高的合金一般要採用擠壓或軋制開坯，然後熱軋成材，有些產品需進一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機或快鍛液壓機鍛造。
合金化程度較高、不易變形的合金，目前廣泛採用精密鑄造成型，例如鑄造渦輪葉片和導向葉片。為了減少或消除鑄造合金中垂直於應力軸的晶界和減少或消除疏鬆，近年來又發展出定向結晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個結晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實現定向結晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立並保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了消除全部晶界，還需研究單晶葉片的製造工藝。
粉末冶金工藝
高溫合金綜合處理高溫合金的性能同合金的組織有密切關係，而組織是受金屬熱處理控制的。高溫合金一般需經過熱處理。沉澱強化型合金通常經過固溶處理和時效處理。固溶強化型合金只經過固溶處理。有些合金在時效處理前還要經過一兩次中間處理。固溶處理首先是為了使第二相溶入合金基體，以便在時效處理時使γ、碳化物（鈷基合金）等強化相均勻析出，其次是為了獲得適宜的晶粒度以保證高溫蠕變和持久性能。
固溶處理溫度一般為1040～1220℃。目前廣泛套用的合金，在時效處理前多經過1050～1100℃中間處理。中間處理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界狀態，與此同時有的合金還析出一些顆粒較大的γ相與時效處理時析出的細小γ相形成合理搭配。時效處理的目的是使過飽和固溶體均勻析出γ相或碳化物(鈷基合金)以提高高溫強度，時效處理溫度一般為700～1000℃。
發展趨勢
高溫合金髮展的趨勢是進一步提高合金的工作溫度和改善中溫或高溫下承受各種載荷的能力，延長合金壽命。就渦輪葉片材料而言，單晶葉片將進入實用階段，定向結晶葉片的綜合性能將得到改進。
此外，有可能採用激冷態合金粉末製造多層擴散連線的空心葉片，從而適應提高燃氣溫度的需要。就導向葉片和燃燒室材料而言，有可能使用氧化物彌散強化的合金，以大幅度提高使用溫度。為了提高抗腐蝕和耐磨蝕性能，合金的防護塗層材料和工藝也將獲得進一步發展。
技術開發
高溫合金K4169高溫合金組織細化及性能最佳化研究
鑄造鎳基高溫合金中Ni_5Zr的溶解和轉變
定向工藝和鉿含量對一種鎳基高溫合金的影響
Mg在高溫合金GH220中的作用
GH2027鐵基高溫合金的第二相研究
Ni_3Al基高溫合金添加碳化物質點的探索研究
MC和M_3B_2相在一種Ni-Cr-Co高溫合金中的析出
鎳基高溫合金GH4145/SQ的高溫低周疲勞行為
變形高溫合金成型質量控制中的轉換研究
高溫合金K4169高溫合金組織細化及性能最佳化研究
鑄造鎳基高溫合金中Ni_5Zr的溶解和轉變
定向工藝和鉿含量對一種鎳基高溫合金的影響
Mg在高溫合金GH220中的作用
FGH95粉末高溫合金應力時效的組織和相分析
Rene′88DT粉末高溫合金組織及γ′相析出動力學研究
鎳基粉末高溫合金中夾雜物導致裂紋萌生和擴展行為的研究
鎳基粉末高溫合金中夾雜物的微觀力學行為研究
粉末高溫合金的研究與發展
物質套用
高溫合金鎳基高溫合金在整個高溫合金領域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來製造航空噴氣發動機、各種工業燃氣輪機最熱端部件。若以150MPA-100H持久強度為標準，而目前鎳合金所能承受的最高溫度〉1100℃，而鎳合金約為950℃，鐵基的合金〈850℃,即鎳基合金相應地高出150℃至250℃左右。所以人們稱鎳合金為發動機的心臟。目前，在先進的發動機上，鎳合金已占總重量的一半，不僅渦輪葉片及燃燒室，而且渦輪盤甚至後幾級壓氣機葉片也開始使用鎳合金。與鐵合金相比，鎳合金的優點是：工作溫度較高，組織穩定、有害相少及搞氧化搞腐蝕能力大。與鈷合金相比，鎳合金能在較高溫度與應力下工作，尤其是在動葉片場合。
鎳合金具有上述優點與其本身的某些卓越性能有關。鎳為面心立方體，組織非常穩定，從室溫到高溫不發生同素異型轉變；這對選作基體材料十分重要。眾所周知，奧氏體組織比鐵素體組織具有一系列的優點。
鎳具有高的化學穩定性，在500度以下幾乎不發生氧化，學溫下也不受溫氣、水及某些鹽類水溶液的作用。鎳在硫酸及鹽酸中溶解很慢，而在硝酸中溶解很快。
鎳具有很大的合金能力，甚至添加十餘種合金元素也不出現有害相，這就為改善鎳的各種性能提供潛在的可能性。
純鎳的力學性能雖不強，但塑性卻極好，尤其是低溫下塑性變化不大。
