高温合金或高性能合金是在高温下具有优异强度和表面稳定性的有色合金。它们可以在更高的熔点(高达 85% 的熔点 (T m ) 以开尔文度数表示0.85)安全运行是它们的关键特征。高温合金通常高于 540 °C (1000 °F) 在温度下使用，因为在这些温度下，普通钢和钛合金会失去强度，钢会在这个温度下腐蚀。高温合金保持机械强度、表面稳定性、耐腐蚀性或抗氧化性。一些镍基超级合金可以承受超过 1200°C 温度取决于合金的成分。虽然晶界可以提供强度，但超级合金通常以单晶形式铸造，但会降低抗蠕变性。

　　它们最初用于飞机活塞发动机涡轮增压器。如今，最常见的应用是飞机涡轮部件，它必须在合理的时间内承受严重的氧化环境和高温暴露。目前的应用包括：

　　飞机燃气轮机

　　汽轮机发电厂

　　医疗应用

　　航天器和火箭发动机

　　热处理设备

　　核电厂

　　镍是高温合金的基本要素，高温合金是一组用于喷气发动机的镍、铁镍和钴合金。这些金属具有优空航天结构材料的温度下，这些金属具有优异的抗热蠕变变形能力，保持其刚度、强度、韧性和尺寸稳定性。

　　55%

　　21%

　　14%

　　目前，镍基高温合金占先进飞机发动机的重量 50% 以上。镍基高温合金包括固溶强化合金和及时硬化合金。时效硬化合金分散 Ni 奥氏体相关沉淀 (fcc) 基体组成(Al,Ti) 具有 fcc 金属间化合物的结构。镍基高温合金是以镍为主要合金元素的合金，首选叶片材料，而不是钴基或铁基高温合金。镍基高温合金在高温下具有高强度、高蠕变和耐腐蚀性。涡轮叶片通常以定向凝固或单晶形式铸造。涡轮级第一排主要采用单晶叶片。

　　一般来说，Inconel是 Special Metals 奥氏体镍铬基高温合金系列注册商标。Inconel 718是一种高强度、耐高温的镍基高温合金。它还具有优异的耐腐蚀性和抗氧化性。Inconel 固溶强化或沉淀硬化产生的高温强度取决于合金。Inconel 718 由 55% 的镍、21% 的铬、6% 铁由少量锰、碳和铜组成。

　　航空航天等高科技产业常用高温合金。这种高温合金在极高温下具有耐腐蚀性和材料强度，在核工业中表现良好。镍基高温合金用于一些核电站的反应堆芯、控制棒和类似部件。在核工业中，特别是低钴高温合金(因为钴可能被激活) 59)。核燃料部件的一些结构部件，如顶部和底部喷嘴，可以由高温合金制成 Inconel 制成。间隔栅通常由低热中子吸收截面的耐腐蚀材料制成，通常是锆合金(~ 0.18 × 10 –24厘米2)。第一个和最后一个间隔网格也可以由低钴铬镍铁合金制成，非常适合在极端压力和热环境

　　蠕变，又称冷流，是在恒定载荷或应力下随时间增加的永久变形。在长期加热的材料中，由于长期暴露在较大的外部机械应力中而引起的屈服极限更为严重。变形率是材料特性、暴露时间、暴露温度和施加结构载荷的函数。如果我们在高温下使用材料，蠕变是一个非常重要的现象。蠕变在电力工业中非常重要，在喷气发动机的设计中也是最重要的。破裂时间是许多使用寿命相对较短的蠕变(如军用飞机上的涡轮叶片)的主要因素。当然，蠕变试验必须确定，直到失效；这些被称为蠕变断裂试验。

　　材料的抗蠕变性受扩散率、沉淀物和晶粒尺寸的影响。一般来说，预防金属蠕变的一般方法有三种。一种方法是使用熔点较高的金属，第二种方法是使用晶粒尺寸较大的材料，第三种方法是使用合金化。身心立方体 (BCC) 金属在高温下抗蠕变性差。因此，基于 Co、Ni 和 Fe 高温合金(通常是面心立方奥氏体合金)可设计为高抗蠕变性，因此已成为高温环境中的理想材料。

　　应力腐蚀开裂(SCC)它是最严重的冶金问题之一，也是核工业的主要问题之一。应力腐蚀开裂是外拉应力和腐蚀环境的结果，两者都是必要的。SCC 在拉应力的作用下，晶间腐蚀发生。低合金钢不如高合金钢敏感，但在含氯离子的水中容易发生 SCC。但镍基合金不受氯离子或氢氧根离子的影响。镍基合金耐应力腐蚀开裂的一个例子是 Inconel。

　　材料属性密集，这意味着它们与质量无关，并可能随时随地改变系统的不同位置。材料科学的基础包括研究材料的结构，并将其与其特性（机械、电气等）联系起来。一旦材料科学家了解了这种结构性能的相关性，他们就可以继续研究材料在给定应用中的相对性能。化学元素的组成和最终形式的加工是材料结构及其特性的主要决定因素。

　　由于其理想的机械特性组合，材料通常用于各种应用。工程师必须考虑结构应用中的材料特性。

　　在材料力学中，材料的强度是指在无故障或塑性变形的情况下承受外部载荷的能力。材料的强度基本上考虑了施加在材料上的外部载荷与由此产生的变形或尺寸变化之间的关系。材料的强度是承受这种施加载荷而不发生故障或塑性变形的能力。

　　高温合金——Inconel 718 极限抗拉强度取决于热处理工艺，但约为 1200 MPa。

　　极限拉伸强度是工程中最大的应力应变曲线。这对应于张力结构能维持的最大应力。极限抗拉强度通常称为抗拉强度，甚至是极限。施加并保持这种应力会导致断裂。通常，该值明显高于屈服应力（高于某些类型的金属） 50% 到 60%)。当延展性材料达到极限强度时，当横截面积局部减小时，就会收缩。应力-应变曲线不包括高于极限强度的应力。虽然变形可以继续增加，但在达到极限强度后，应力通常会减小。因此，它的价值不取决于样品的大小。但取决于样品制备、测试环境、材料温度等因素。铝的极限抗拉强度 50 MPa 超高强度钢 3000 MPa 不等。

　　高温合金——Inconel 718 屈服强度取决于热处理工艺，但约为 1030 MPa。

　　屈服点是限制在点应力-应变曲线和塑性行为的开始。屈服强度或屈服应力是指材料开始塑性变形时的应力特性，屈服点是非线性（弹性） 塑性)变形的起点。在屈服点之前，材料会发生弹性变形，并在应力消除后恢复始形状。一旦超过屈服点，部分变形将是永久性和不可逆转的。一些钢和其他材料表现出一种叫做屈服点的行为。低强度铝的屈服强度 35 MPa 高强度钢 1400 MPa 以上不等。

　　杨氏弹性模量高温合金 – Inconel 718 为 200 GPa。

　　单轴变形线性弹性系统的拉伸和压缩应力弹性模量通常由拉伸试验评估。当达到极限应力时，物体将能够在移除负载时恢复其尺寸。应力导致晶体中的原子从其平衡位置移动。所有原子的位移都是一样的，但它们仍然保持着相对的几何形状。应力消除后，所有原子都回到原来的位置，不会永久变形。根据虎克定律，应力与应变成正比(在弹性区)，斜率为杨氏模量. 除应变外，杨氏模量等于纵向应力。

　　高温合金-Inconel 718 布氏硬度取决于热处理工艺，但大约是 330 MPa。

　　在材料科学中，硬度是承受表面压痕(局部塑性变形)和划痕的能力。硬度可能是最不清楚的材料属性，因为它可能表示抗划痕、耐磨、耐压，甚至抗成型或局部塑性变形。从工程的角度来看，硬度非常重要，因为摩擦磨损或蒸汽、油和水的耐磨性通常随着硬度的增加而增加。

　　布氏硬度试验是专门为硬度试验开发的压痕硬度试验。在布氏试验中，硬球压头在特定载荷下压入待测金属表面。典型的测试 10 毫米（0.39 英寸)直径 硬化钢球作为压头，力为 3,000 kgf（29.42 kN；6,614 lbf）。负载在指定时间(10) 到 30 秒)保持恒定。对于软材料，使用较小的力；对于硬材料，用碳化钨球代替钢球。

　　该测试提供了布氏硬度数量化材料硬度的数值结果- HB 表示。布氏硬度数试标准是布氏硬度数（ASTM E10-14[2] 和 ISO 6506–1:2005）指定为 HBW（H 来自硬度，B 布氏硬度，W 钨(钨)碳化物来自压头材料。在以前的标准中，HB 或 HBS 用于测量而不是钢压头。

　　布氏硬度数（HB）负载由压痕表面积去除。用叠加刻度的显微镜测量印模的直径。以下公式计算布氏硬度：

　　常用的测试方法有很多种(比如 Brinell、Knoop、Vickers和Rockwell）。不同测试方法的硬度数与可用表相关，适用于相关性。高硬度值代表硬金属度值代表硬金属。

　　材料的热性能是指材料 温度变化与热应用的反应。当固体以热的形式吸收能量时，温度会升高，尺寸会增加。但是不同的材料对加热有不同的反应。

　　热容量、热膨胀和热导率是固体实际应用中常见的重要特征。

　　高温合金 - Inconel 718 钢的熔点约为 1400°C。

　　一般情况下， 熔化 是一个 相变 从固体到液相的物质。 物质的 熔点是发生这种相变时的温度 熔点 一种情况也可以限制在平衡的固体和液体中。

　　高温合金 - Inconel 718 的热导率为 6.5 W/(mK)。

　　固体材料的传热特性称为热导率k（或 λ）衡量属性 ，单位为 W/mK。它是物质传递热量的能力 。请注意， 傅立叶定律 适用于所有物质，无论其状态如何(固体、液体或气体)，也适用于液体和气体。

　　大多数液体和固体 热导率随温度而变化。蒸汽也取决于压力。一般来说：

　　大多数材料接近均质，所以我们通常可以写 k = k (T)。类似的定义和 y 和 z 热导率的方向 (ky, kz) 但对于各向同性材料，热导率与传递方向无关，kx = ky = kz = k。

　　举报/反馈