發展歷程與技術突破
起源與早期發展
20世紀30年代，英國率先研制Nimonic 75（Ni-20Cr-0.4Ti），開啟鎳基合金應用。
50年代真空熔煉技術突破，推動高Al、Ti含量合金發展；60年代定向凝固和單晶技術誕生，顯著提升渦輪葉片性能。
現代技術趨勢
單晶高溫合金：從初代發展到第四代（如EPM-102、TMS-162），使用溫度接近合金熔點，廣泛應用于航空發動機。
增材制造：激光粉末床熔融（LPBF）技術制造復雜結構件，減少材料浪費并優化性能。
環保與成本控制：開發低鈷、低錸合金（如CMSX-11），降低對資源的依賴。
應用領域
航空航天
航空發動機：渦輪葉片、渦輪盤、燃燒室等核心部件，如Inconel 718用于渦輪盤，單晶合金（如CMSX-10）用于渦輪葉片。
火箭發動機：高溫彈簧、密封件等，依賴其抗熱沖擊和高強度。
能源與工業
燃氣輪機：導向葉片、壓氣機葉片等，如IN738合金用于艦用燃氣輪機。
石油化工：煉油裝置、高溫反應器，利用其抗硫化物腐蝕能力。
核工業：堆芯結構材料（如Incoloy 945X），耐受高溫輻射和腐蝕。
其他領域
醫療器械：形狀記憶合金（如Ni-Ti合金）用于人造關節、心臟支架。
電子工業：玻莫合金（Ni-Fe）用于磁屏蔽器件。
核心特點
高溫強度
在700-1000℃范圍內，其斷裂強度顯著鐵基和鈷基高溫合金，例如GH4141在980℃以下長期服役仍保持性能。
依靠γ’相（Ni?(Al,Ti)）析出強化、固溶強化（W、Mo、Cr等元素）以及碳化物（MC、M??C?）的晶內彌散強化，實現抗蠕變和抗疲勞性能。
抗氧化與抗腐蝕
通過添加Cr（形成Cr?O?保護膜）、Al（形成Al?O?膜）增強高溫抗氧化性，例如Inconel 600在700℃以下具有的耐氧化和硫化腐蝕能力。
針對熱腐蝕環境（如含硫燃料），通過提高Cr含量（12-16%）和調整Ti/Al比例，發展出抗熱腐蝕合金（如IN738、K4537）。
組織穩定性與加工性能
采用定向凝固、單晶鑄造等工藝消除晶界弱點，提升高溫性能，如單晶渦輪葉片可將使用溫度提高到熔點的80-90%。
部分合金（如Inconel 718）具備良好的焊接性和冷熱加工性能，適用于復雜結構件。
