高溫合金通常的工作溫度超過(guò)600℃，在高溫下的強(qiáng)度、延展性、抗蠕變性能以及抗腐蝕能力都很強(qiáng)。對(duì)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(shí)間、降低生產(chǎn)成本，還能優(yōu)先考慮功能設(shè)計(jì)，非常適用于制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴、葉片、燃燒室等熱端部件，以及航天飛行器、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等復(fù)雜零部件。近年來(lái)，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(xiàng)應(yīng)用。

關(guān)于高溫合金

高溫合金，又稱(chēng)熱強(qiáng)合金或超合金，是指在高溫、應(yīng)力條件下仍能按設(shè)計(jì)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?xì)飧�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(jì)20年代，30年代開(kāi)始用于渦輪噴氣 發(fā)動(dòng)機(jī)，此后隨著航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)換代，其工藝、成分、品 種、性能等也不斷改進(jìn)。高溫合金的分類(lèi)方法眾多，如按基體元素、按制備工藝、 按強(qiáng)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(lèi)方法。按制造工藝劃分，目前我國(guó)高溫合金市場(chǎng)需求占比最高的是變形高溫，占整個(gè)高溫合金市場(chǎng)需求的70%以上；按合金基體元素來(lái)分，占比最大的是鎳基高溫合金，占比達(dá)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(dòng)機(jī)熱端部件關(guān)鍵材料中不可替代的主角，沒(méi)有高溫合金就沒(méi)有現(xiàn)代航空事業(yè)。民用：石油化工、電力、汽車(chē)、核能等多個(gè)工業(yè)行業(yè)，如工業(yè)用燃?xì)�、蒸汽輪機(jī)、車(chē)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(chǎng)，占總使用量55%，其次是電力的20%和機(jī)械的10%。原材料占航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhǔn)入壁壘主要因其高難度的生產(chǎn)技術(shù)工藝，特別是對(duì)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(gè)：熔 煉、鑄造、熱加工，各個(gè)環(huán)節(jié)又有多種方法。粉末高溫合金則主要通過(guò)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(gè)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(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的重 要性所在。成分決定了組織特點(diǎn)，其要求三個(gè)：材料純凈度、晶粒細(xì) 化和均勻化、防治宏觀偏析等。

2）設(shè)備更為重要，設(shè)備對(duì)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(jìn)材料越是如此，對(duì)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(jī)、精鍛機(jī)等，國(guó)內(nèi)外設(shè)備先進(jìn)程度存在不小差距。

3）后部工序：熱處理工藝及無(wú)損探傷等，是所有金屬材料的共性。

在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)多數(shù)部件都需要在高溫高壓的惡劣 環(huán)境下長(zhǎng)期工作，對(duì)性能、工藝要求極高，因此高溫材料是必須的。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(pán)，在高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金還用于壓氣機(jī)后端盤(pán)、轉(zhuǎn)子葉片及機(jī)匣、環(huán)件、加力燃燒室和尾噴口等。