高溫合金通常的工作溫度超過600℃，在高溫下的強度、延展性、抗蠕變性能以及抗腐蝕能力都很強。對于高溫合金零部件，增材制造技術(shù)不僅能夠縮短生產(chǎn)時間、降低生產(chǎn)成本，還能優(yōu)先考慮功能設(shè)計，非常適用于制備航空發(fā)動機及燃氣輪機噴嘴、葉片、燃燒室等熱端部件，以及航天飛行器、火箭發(fā)動機等復(fù)雜零部件。近年來，高溫合金增材制造技術(shù)發(fā)展迅速，已在航空航天領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多項應(yīng)用。
關(guān)于高溫合金
高溫合金，又稱熱強合金或超合金，是指在高溫、應(yīng)力條件下仍能按設(shè)計要求正常工作的金屬材料，其服役條件苛刻：1）600-1200℃的溫度；2）氧化和燃氣腐蝕 環(huán)境；3）復(fù)雜應(yīng)力（蠕變、高低周疲勞、熱疲勞等）。因此除優(yōu)異的承溫能力、抗氧化性、抗熱腐蝕、抗疲勞、斷裂韌性/塑性等，還必須具備良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性。
高溫合金研發(fā)最早起源于20世紀20年代，30年代開始用于渦輪噴氣 發(fā)動機，此后隨著航空、航天發(fā)動機的升級換代，其工藝、成分、品 種、性能等也不斷改進。高溫合金的分類方法眾多，如按基體元素、按制備工藝、 按強化方式、按使用性能等。按基體元素可分為鐵基、鎳基和鈷基，其中鎳基合金最為普遍；按制備工藝又可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末冶金高溫合 金，這也是目前使用最多的分類方法。按制造工藝劃分，目前我國高溫合金市場需求占比最高的是變形高溫，占整個高溫合金市場需求的70%以上；按合金基體元素來分，占比最大的是鎳基高溫合金，占比達到了80%以上。
高溫合金核心應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，近幾年已逐步延伸至許多民用領(lǐng)域。軍用：高溫合金一直是現(xiàn)代航空、航天發(fā)動機熱端部件關(guān)鍵材料中不可替代的主角，沒有高溫合金就沒有現(xiàn)代航空事業(yè)。民用：石油化工、電力、汽車、核能等多個工業(yè)行業(yè)，如工業(yè)用燃氣、蒸汽輪機、車用渦輪增壓器、石油化工能源轉(zhuǎn)換裝置等，民用領(lǐng)域高溫合金的使用正在逐步替代傳統(tǒng)的不銹鋼。從需求占比看，全球高溫合金主要應(yīng)用在航空航天市場，占總使用量55%，其次是電力的20%和機械的10%。原材料占航空發(fā)動機成本約50%，高溫合金為原材料的主要構(gòu)成，約占材料成本的36%。
高溫合金的高準入壁壘主要因其高難度的生產(chǎn)技術(shù)工藝，特別是對生產(chǎn)工 藝流程的管控。高溫合金的制備工藝因品種而不同，大體步驟有三個：熔 煉、鑄造、熱加工，各個環(huán)節(jié)又有多種方法。粉末高溫合金則主要通過粉 末法替代熔煉。技術(shù)瓶頸主要體現(xiàn)在成分、設(shè)備及熱處理三個方面：
1）成份配比，直接決定熔煉結(jié)果及后續(xù)工序，這也是開發(fā)新產(chǎn)品的重 要性所在。成分決定了組織特點，其要求三個：材料純凈度、晶粒細 化和均勻化、防治宏觀偏析等。
2）設(shè)備更為重要，設(shè)備對應(yīng)的加工條件影響最終材料的微觀結(jié)構(gòu)，越 是尖端、先進材料越是如此，對設(shè)備的操作熟練度也很關(guān)鍵；高溫合 金的生產(chǎn)設(shè)備眾多，如真空感應(yīng)爐、真空電弧爐、真空自耗爐、電渣 爐、水壓機、精鍛機等，國內(nèi)外設(shè)備先進程度存在不小差距。
3）后部工序：熱處理工藝及無損探傷等，是所有金屬材料的共性。
在現(xiàn)代航空發(fā)動機中，高溫合金占有極其特殊的重要地位。高溫合金從誕生起就用于航空發(fā)動機，航空發(fā)動機內(nèi)多數(shù)部件都需要在高溫高壓的惡劣 環(huán)境下長期工作，對性能、工藝要求極高，因此高溫材料是必須的。在航空發(fā)動機內(nèi)主要應(yīng)用于四大熱端部件：燃燒室、導(dǎo)向器、 渦輪葉片和渦輪盤，在高性能的航空發(fā)動機中，高溫合金還用于壓氣機后端盤、轉(zhuǎn)子葉片及機匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等。
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