镍基高温合金已经成为了高温合金中用得广、高温强度高的一类合金。为什么会如此，是由其特殊的成分和性能来决定的，主要的原因有三个：

一、含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。

二、镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性。

三、可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度。

镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。

镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。

固溶强化型合金：具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力，见表1)的部件，如燃气轮机的燃烧室。

沉淀强化型合金：通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上) 的部件，如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等。

镍基高温合金组织

镍基合金的显微组织特点及其发展情况，合金中除奥氏体基体外，还有在基体中弭散分布的γ'相，在晶界上的二次碳化物和在凝固时析出的一次碳化物和硼化物等。随着合金化程度的提高，其显微组织的变化有如下趋势：γ'相数量逐渐增多，尺寸逐渐增大，并由球状变成立方体，同一合金中出现尺寸和形态不相同的γ'相。在铸造合金中还出现在凝固过程中形成的γ+γ'共晶，晶界析出不连续的颗粒状碳化物并被γ'相薄膜所包围，组织的这些变化改善了合金的性能。

镍基高温合金的组织和性能的发展

现代镍基合金的化学成分十分复杂，合金的饱和度很高，因此要求对每个合金元素(尤其是主要强化元素)的含量严加控制，否则会在使用过程中容易析出有害相，如σ、µ相(图4)，损害合金的强度和韧性。在镍基铸造高温合金中发展出了定向结晶涡轮叶片和单晶涡轮叶片。

镍基高温合金中的σ相(针状相)

定向结晶叶片消除了对空洞和裂纹敏感的横向晶界，使全部晶界平行于应力轴方向，从而改善了合金的使用性能。单晶叶片消除了全部晶界，不必加入晶界强化元素，使合金的初熔温度相对升高，从而提高了合金的高温强度，并进一步改善了合金的综合性能。

镍基铸造高温合金的宏观组织和蠕变性能

a.常规铸造等轴晶、b.定向结晶柱状晶 c.单晶

镍基高温合金生产工艺

镍基合金，特别是沉淀强化型合金含有较高的铝、钛等合金元素。通常采用真空感应炉熔炼，并经真空自耗炉或电渣炉重熔。热加工采用锻造、轧制工艺，对于高合金化合金，由于热塑性差，则采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。铸造合金通常用真空感应炉熔炼母合金，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。

变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。

我国镍基高温合金生产企业产能情况分析

据行业分析师指出：中国从事镍基高温合金生产的企业分为两类，一类是钢企，如抚顺特钢、长城特钢、宝钢特钢公司、钢研高纳等另一类则是研究院所，如哈尔滨实钛材料研究院（深圳实钛）、北京航空材料研究院、钢铁研究总院、中科院沈阳金属研究所等。抚顺特钢、长城特钢、宝钢特钢等钢企主要生产大批量、通用性、结构较为简单的产品，航空航天领域中用量最大的镍基高温合金主要由其生产，而航材院等研究所主要生产小批量、结构复杂的产品，两者直接存在竞争的领域有限。在镍基高温合金的领域，竞争的参与者除钢研高纳外，主要是航材院，在航空发动机领域基本上形成双寡头格局。