高溫合金又叫熱強合金。按基體組織材料可分為三類：鐵基、鎳基和鉻基。按生產(chǎn)方式可分為變形高溫合金和鑄造高溫合金。它是航空航天領域中*的原材。它是航天，航空制造發(fā)動機高溫部分的關鍵材料。主要用于制造燃燒室，渦輪葉片，導向葉片，壓氣機與渦輪盤，渦輪機匣等部位。使用溫度范圍在600℃-1200℃，受力與環(huán)境條件隨使用零件所在部分不同而異，對合金的力學，物理，化學性能有嚴格的要求，是發(fā)動機的性能，可靠性與壽命的決定性因素。因此高溫合金是各發(fā)達國家航空航天，國防領域中的研究重點項目之一。

高溫合金應用中主要有:

一、燃燒室用高溫合金

　　航空渦輪發(fā)動機燃燒室（也稱火焰筒）是關鍵的高溫部件之一。由于燃油霧化，油氣混合等過程都是在燃燒室進行的，因此燃燒室內(nèi)溫度最高可達1500℃-2000℃，燃燒室內(nèi)壁溫度達1100℃，同時還要承受熱應力和燃氣應力。高推重比發(fā)動機多采用環(huán)形燃燒室，其長度短，容熱強度高，燃燒室內(nèi)最高溫溫度達2000℃，采用氣膜或汽蒸發(fā)式冷卻后室壁溫度達到1150℃。各部位間有較大的溫度梯度會產(chǎn)生熱應力，工作狀態(tài)改變時會急劇升降，材料受熱沖擊和熱疲勞負荷，出現(xiàn)擾曲變形，裂紋等故障。通常燃燒室采用板材合金制造,按具體零件使用條件提出各項技術要求概括如下：使用高溫合金和燃氣條件下具有一定的抗氧化，抗燃氣腐蝕能力；具有一定瞬時和持久強度，熱疲勞性能，較低的膨脹系數(shù)；具有足夠的塑性，焊接性保證加工成形與連接；在熱循環(huán)下有良好的組織穩(wěn)定性，保證壽命期內(nèi)可靠工作。MA956合金多孔層板，多孔層板早期使用Haynes188合金薄板經(jīng)照相，腐蝕刻槽和打孔后用擴散連接制成。內(nèi)層可按設計要求制成理想的冷卻通道，這種結(jié)構冷卻只需要傳統(tǒng)氣膜冷卻的30%冷卻氣體，可提高發(fā)動機熱循環(huán)效率，降低燃燒室材料的實際承熱量，減輕重量，增大推重比。目前仍有突破技術關鍵才能進入實際使用。采用MA956制作多孔層板是美國推出的新一代燃燒室材料，可在1300℃使用。

發(fā)動機燃燒室的發(fā)展材料，使用溫度1538℃-1650℃，用于火焰筒，浮壁片和加力燃燒室。

二、渦輪部分用高溫合金

　　航空發(fā)動機渦輪葉片是航空發(fā)動機中承受溫度載荷最劇烈和工作環(huán)境的部件之一，在高溫下要承受很大很復雜的應力，因此對其材料的要求十分嚴格。而航空發(fā)動機渦輪葉片高溫合金又分為：

1、 導向器用高溫合金

　　導向器是渦輪發(fā)動機受熱沖擊最大的零件之一。當燃燒室出現(xiàn)燃燒不均勻，1級導向葉片受熱負荷很大，是造成導向葉片破壞的主要原因。其使用溫度比渦輪葉片大約高出100℃，區(qū)別是靜止件，所受機械負荷不大。通常容易發(fā)生熱應力，引起的扭曲，溫度急劇變化引起的熱疲勞裂紋及局部燒傷。導向葉片合金應具有如下性能：具有足夠的高溫強度，持久蠕性能及良好的熱疲勞性能，較高的抗氧化性和熱腐蝕性能，抗熱應力和震動，彎曲變形能力，良好的鑄造工藝成型性能和可焊性，涂層防護性能。

　　目前，高推重比的先進發(fā)動機多采用空心鑄造葉片，選定定向和單晶鎳基高溫合金。高推重比發(fā)動機使用高溫達1650℃-1930℃，需要采用隔熱涂層防護。冷卻和涂層防護條件下葉片合金的使用溫度達1100℃以上，對未來導向葉片材料使用的溫度 密度 成本提出新的更高要求。

2、渦輪工作葉片用高溫合金

　　渦輪葉片，是航空發(fā)動機的關鍵承熱轉(zhuǎn)動部件，工作溫度低于導向葉片50℃-100℃，轉(zhuǎn)動時承受很大的離心應力，振動應力，熱應力，氣流沖刷等作用，工作時條件惡劣。高推重比發(fā)動機要求熱端部件壽命大于2000h。因此，渦輪葉片合金在使用溫度下應具有很高的抗蠕變和持久斷裂強度，很好的高，中溫綜合性能，如高，低循環(huán)疲勞，冷熱疲勞，足夠的塑性和沖擊韌性，抗缺口敏感性能；具有高的抗氧化性和腐蝕性能；良好的導熱性能，盡可能低的線膨脹系數(shù)；良好的鑄造工藝性能；長期的組織穩(wěn)定性能，使用溫度下無TCP相析出。應用的合金經(jīng)歷4個階段；變形合金應用有GH4033,GH4143, GH4118, 等；鑄造合金應用有K403,K417, K418,; K405，定向凝固合金DZ4,DZ22，單晶合金DD3, DD8, PW1484等。目前已發(fā)展至第三代單晶合金。我國單晶合金DD3和DD8分別用在我國渦輪，渦扇發(fā)動機和直升機，艦載發(fā)動機。

三、渦輪盤用高溫合金

　　渦輪盤是渦輪發(fā)動機受力最大的轉(zhuǎn)動承力件。推重比8和10發(fā)動機的輪緣使用溫度達到650℃和750℃，輪心溫度300℃左右，溫差大。在正常轉(zhuǎn)動時帶動葉片高速旋轉(zhuǎn)，承受最大的離心力，熱應力，震動應力的綜合作用。每次啟動，停車是一個循環(huán)，輪心。喉道，槽底，輪緣均承受不同的復合應力。要求合金在使用溫度下具有最高的屈服強度，沖擊韌性，無缺口敏感；低的線膨脹系數(shù)；一定的抗氧化，抗腐蝕性能；良好的切削加工性能。

四、航天用高溫合金

　　液體火箭發(fā)動機中高溫合金用于推力室作燃燒室噴注器面板；渦輪泵彎通，法蘭盤，石墨舵緊固件等。

　　液體火箭發(fā)動機中高溫合金用于推力室做燃料室噴注器面板；渦輪泵彎通，法盤，石墨舵緊固件等。我國YF73和YF75采用GH3030合金絲編織網(wǎng)經(jīng)18層重疊后再經(jīng)軋制，燒結(jié)成多孔發(fā)散冷卻面板制成燃燒室噴注面板。渦輪轉(zhuǎn)子開始使用GH1040和GH2038A，后用GH4169整體鍛造，輪盤機加工而成，葉片電解加工而成，克服了GH1040長試時變形過大問題。對比GH1040與GH4169合金性能可知，遠程發(fā)動機渦輪轉(zhuǎn)子對材料的要求，在800℃398MPa20min符合要求為標準，GH4169可達30min組織性能穩(wěn)定；GH1040則在800℃294MPa下只能保持6min，不能勝任使用要求。更有利：在-253℃至室溫其強度增加392MPa-400MPa 塑性基本不變，低溫沖擊韌性較好。因此，GH4169用作渦輪轉(zhuǎn)子，軸，軸套，緊固件等重要承力件的材料。

　　美國液體火箭發(fā)動機渦輪轉(zhuǎn)子材料主要有進氣管，渦輪葉片和輪盤。我國多采用GH1131合金，渦輪葉片依工作溫度而定，先后應采用Inconelx, Alloy713c, Astroloy和Mar-M246;輪盤材料有Inconel718, Waspaloy等，我國多采用GH4169, GH4141整體渦輪，發(fā)動機軸用GH2038A.

　　與運載火箭姿態(tài)控制的小型液體火箭，一般推力小（0.02N-2000N），脈沖起動數(shù)次數(shù)十萬次，最小脈沖寬度幾毫米秒，總工作時間5年-10年，要求可靠性高，其噴管延伸段采用輻射冷卻的單層結(jié)構，結(jié)構簡單，質(zhì)量輕，燃燒溫度高，推力室一般選用鈮基合金NbHf10-1，為改善使用性能采用表面噴涂抗氧化涂層。使用溫度1100℃-1600℃，通常采用液膜冷卻保護燃燒室內(nèi)壁。美國采用錸銥合金燃燒室+抗氧化涂層，可取消液膜冷卻，性能明顯提高，相繼研制成功22N 66N 和445N姿態(tài)發(fā)動機燃燒室，投入使用后使衛(wèi)星和飛船有效負荷增加20KG-100KG。

　　新一代運載火箭發(fā)動機需研制應用大幅度減輕結(jié)構重量的新型高溫合金，用Ti,Al基合金代替部分鎳基合金。用GH4169制造泵殼體和低膨脹合金。

　　隨著航天航空事業(yè)的不斷發(fā)展，為了滿足各種飛行任務的需要，對于高溫合金領域的材料提出了更高的要求。這就要求我們不斷的向先進國家學習，并且通過自身不斷的實踐和創(chuàng)新，為我國國防科技發(fā)展貢獻力量。