高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600°C以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。

高温合金可以按基体组织材料划分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。研发应用中，现在一般按制备工艺划分成铸造高温合金、变形高温合金和其他几类新型高温合金（粉末冶金高温合金、弥散强化高温合金ODS等）。

高温合金的原料是银等小金属和铼等稀土金属。由于技术复杂，高温合金生产企业往往独立完成从原料配比到成品零件生产的全过程；在军工领域的终端用户往往以合约订购、外协加工为主要的采购方式。当然，也有部分企业只生产母合金作为外销产品。相对来说，由于高温合金多数非标准化产品，产品类型随着下游需求不同而异，所以高温合金产业链相对较短，属于以技术为核心的产业。

高温合金应用领域：“发动机基石”

高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，由于其良好的耐高温、耐腐蚀等性能，逐渐被应用到电力、船舰、汽车、冶金、玻璃制造、原子能等工业领域，从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展，新型高温合金材料的出现，高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。

据统计，全球每年消费高温合金材料约28万吨，占钢铁总消费量的0.02%，市场规模达100亿美元。目前，其最大的应用还是航空航天领域，占总使用量的55%，其次是电力领域（20%）和机械领域（10%）。

工业皇冠上的明珠-航空发动机专用材料

高温合金材料属于航空航天材料中重要成员，是制造航空航天发动机热端部件的关键材料，在先进的航空发动机中，高温合金占发动机总重量的40%~60%以上。发动机的性能水平在很大程度上取决于高温合金材料的性能水平，因此高温材料有“先进发动机基石”的美誉。

早期飞机的动力为螺旋桨，而当代的飞机都是喷气式飞机，喷气式飞机的关键就是航空发动机。航空发动机简单的工作原理：发动机首先吸入空气，然后将空气压缩提高压力，压缩空气进入燃烧室与燃料混合点燃，从而产生大量的高温、高速热气，最后高速气体被喷出用以驱动飞机。其巧妙之处在于高速气体排出时的部分能量被用作推动一组涡轮，而正是涡轮组在推动发动机前端的压气机。

整个航空发动机由于其工作温度的不同，以燃烧室前后为界线分为冷端和热端两块。要提高发动机的工作效率，就要设法提高喷出气体的能量，而直接办法就是提高温度。这对热端部件的材料提出了极大要求。特别是涡轮部件，必须经受住高温气体的冲击。这些高温气体的温度甚至可以超过1500摄氏度，这个数字比很多金属的熔点还要高。不仅如此，涡轮每分钟旋转上万次，承受着巨大的机械载荷。这些意味着需要找到在高温下还能保持优异机械性能的材料。

最初的科学家在1929年找到一种镍基合金，也就是世界上第一种高温合金。1939年，德国搭载着Hes3B涡轮喷气发动机的He-178成为了世界上第一款喷气式飞机。由此，航空业进入喷气飞行时代。此后，航空业的每一次飞跃也都离不开高温材料的发展。

目前，高温合金主要应用于航空发动机的四大热端部件：燃料室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘。此外，还用于机匣，环件和尾喷口等部件。由于航空发动机结构较为复杂，各部位温度和受力情况等，差别较大，因此，对材料的要求和选用就各不相同。具体来说，各个部分需要的高温合金分别有如下这些要求。

燃烧室用高温合金

燃烧室所受的机械应力较小，但热应力较大，对材料的要求主要有：高温抗氧化和抗燃气腐蚀性能；足够的瞬时和持久强度；良好的冷热疲劳性能，良好的工艺塑性（持久，弯曲性能）和焊接性能；合金在工作温度下长期组织稳定。

导向叶片用高温合金

导向叶片的第一级是涡轮发动机上受热冲击最大的零件之一。但由于它是静止的，所受的机械负荷并不大。通常由于应力引起的扭曲、温度剧烈变化引起的裂纹以及过燃引起的烧伤，使导向叶片在工作中经常出现故障。根据导向叶片工作条件，要求材料具有如下性能：足够的持久强度及良好的热疲劳性能；有较高的抗氧化和抗腐蚀的能力；如用铸造合金，则要求具有良好的铸造性能。

涡轮动叶片用高温合金

涡轮工作叶片是涡轮发动机上最关键的构件之一。虽然工作温度比导向叶片要低些，但是受力大而复杂，工作条件恶劣，因此对涡轮叶片材料要求有：高的抗氧化和抗腐蚀能力；高的抗蠕变和持久断裂的能力；良好的机械疲劳和热疲劳性能以及良好的高温和中温综合性能。

涡轮盘用高温合金

涡轮盘在工作中受热不均，盘的轮缘部位比中心部位承受较高的温度，产生很大的热应力。榫齿部位承受最大的离心力，所受的应力更为复杂。为此，对涡轮盘材料要求有：合金应具有高的屈服强度和蠕变强度；良好的冷热和机械疲劳性能；线膨胀系数要小无缺口敏感性、较高的低周疲劳性能。

正因不同部件的材料要求各不相同，属于典型的非标准产品，所以单单航空发动机一个领域就为高温材料支撑起了足够庞大的市场。目前，航空发动机成本中高温合金占比达17%。

航空航天产业属于战略性先导产业，世界航空航天市场总额已高达数千亿美金，且以每年约10%的速度稳步增长。我国航空领域市场前景十分广阔，根据波音在2014年9月发布的《2014年中国航空市场展望》，中国未来20年飞机市场需求预计约为6020架，总价值达8700亿美金。而除去民航市场，军工领域各类战斗机的发展对高温合金的需求在数量上更为可观、质量上也更为高端。