傳統(tǒng)的劃分高溫合金材料可以根據(jù)以下3 種方式來進行: 按基體元素種類,、合金強化類型,、材料成型方式來進行劃分,。
1,、按基體元素種類
⑴鐵基高溫合金
鐵基高溫合金又可稱作耐熱合金鋼。 它的基體是Fe 元素,，加入少量的Ni,、Cr 等合金元素，耐熱合金鋼按其正火要求可分為馬氏體,、奧氏體,、珠光體、鐵素體耐熱鋼等,。
⑵鎳基高溫合金
鎳基高溫合金的含鎳量在一半以上,，適用于1 000℃以上的工作條件，采用固溶,、時效的加工過程,，可以使抗蠕變性能和抗壓抗屈服強度大幅提升。就高溫環(huán)境使用的高溫合金來分析,，使用鎳基高溫合金的范圍遠超過鐵基和鈷基高溫合金用處,。同時鎳基高溫合金也是我國產(chǎn)量最大、使用量最大的一種高溫合金． 很多渦輪發(fā)動機的渦輪葉片及燃燒室,，甚至渦輪增壓器也使用鎳基合金作為制備材料,。半個多世紀以來，航空發(fā)動機所應用的高溫材料承受高溫能力從20 世紀40 年代末的750℃提高到90 年代末的1 200℃應該說，這一巨大提升也促使鑄造工藝加工及表面涂層等方面快速發(fā)展,。
⑶鈷基高溫合金
鈷基高溫合金是以鈷為基體,，鈷含量大約占60%，同時需要加入Cr,、Ni 等元素來提升高溫合金的耐熱性能,，雖然這種高溫合金耐熱性能較好，但由于各個國家鈷資源產(chǎn)量比較少,，加工比較困難,，因此用量不多。通常用于高溫條件( 600 ～ 1 000℃) 和較長時間受極限復雜應力高溫零部件,，例如航空發(fā)動機的工作葉片,、渦輪盤、燃燒室熱端部件和航天發(fā)動機等,。為了獲得更優(yōu)良的耐熱性能,，一般條件下要在制備時添加元素如W、MO,、Ti、Al,、Co,，以保證其*的抗熱抗疲勞性。
2,、合金強化類型
根據(jù)合金強化類型,，高溫合金可以分為固溶強化型高溫合金和時效沉淀強化合金。
⑴固溶強化型
所謂固溶強化型即添加一些合金元素到鐵,、鎳或鈷基高溫合金中,，形成單相奧氏體組織，溶質(zhì)原子使固溶體基體點陣發(fā)生畸變,，使固溶體中滑移阻力增加而強化,。有些溶質(zhì)原子可以降低合金系的層錯能，提高位錯分解的傾向,，導致交滑移難于進行,，合金被強化，達到高溫合金強化的目的,。
⑵時效沉淀強化
所謂時效沉淀強化即合金工件經(jīng)固溶處理,，冷塑性變形后，在較高的溫度放置或室溫保持其性能的一種熱處理工藝,。例如:GH4169 合金,，在650℃的最高屈服強度達1 000 MPa，制作葉片的合金溫度可達950℃。
3,、材料成型方式
通過材料成型方式劃分有:鑄造高溫合金( 包括普通鑄造合金,、單晶合金、定向合金等) ,、變形高溫合金,、粉末冶金高溫合金( 包含普通粉末冶金和氧化物彌散強化高溫合金)。
⑴鑄造高溫合金
采用鑄造方法直接制備零部件的合金材料叫鑄造高溫合金,。根據(jù)合金基體成分劃分,，可以分為鐵基鑄造高溫合金、鎳基鑄造高溫合金和鉆基鑄造高溫合金3 種類型,。按結(jié)晶方式劃分,，可以分為多晶鑄造高溫合金、定向凝固鑄造高溫合金,、定向共晶鑄造高溫合金和單晶鑄造高溫合金等4 種類型,。
⑵變形高溫合金
仍然是航空發(fā)動機中使用最多的材料，在國內(nèi)外應用都比較廣泛,，我國變形高溫合金年產(chǎn)量約為美國的1 /8
[2] ,。以GH4169 合金為例，它是國內(nèi)外應用范圍最多的一個主要品種． 我國主要在渦輪軸發(fā)動機的螺栓,、壓縮機及輪,、甩油盤作為主要零件，隨著其他合金產(chǎn)品的日益成熟,，變形高溫合金的使用量可能逐漸減少,，但在未來數(shù)十年中仍然會是占主導地位。
⑶新型高溫合金
包括粉末高溫合金,、鈦鋁系金屬間化合物,、氧化物彌散強化高溫合金、耐蝕高溫合金,、粉末冶金及納米材料等多種細分產(chǎn)品領域．
①第三代粉末高溫合金的合金化程度提升,，使其兼顧了前兩代的優(yōu)點，獲得了更高的強度較低的損傷,，粉末高溫合金生產(chǎn)工藝日趨成熟,，未來可能從以下幾個方面開展: 粉末制備、熱處理工藝,、計算機模擬技術,、雙性能粉末盤;
②鈦鋁系金屬間化合物已經(jīng)開發(fā)到第四代，逐步向著多元微量和大量微元這兩個方向拓展,，德國的漢堡大學,，日本京都大學，德國的GKSS 中心等都進行了廣泛的研究，鈦鋁系金屬間化合物現(xiàn)已應用于船舶,、生物醫(yī)用,、體育用品領域;
③氧化物彌散強化高溫合金是粉末高溫合金一部分，正在生產(chǎn)研制的有近20 余種,，具有較高的高溫強度和低的應力系數(shù),，廣泛的應用于燃氣輪機耐熱抗氧化部件、先進航空發(fā)動機,、石油化工反應釜等,；
④耐蝕高溫合金主要用于替代耐火材料和耐熱鋼，應用于建筑及航天航空領域,。
1,、GH4169高溫合金
GH4169合金是鎳一鉻一鐵基高溫合金。GH4169合金屬于鎳基變形高溫合金,。鎳基合金是一種最復雜的合金,。它被廣泛地應用于制造各種高溫部件。同時,，也是所有高溫合金中最為注目的一種合金,。它的相對使用溫度在所有普通合金系中也是最高的。先進的飛機發(fā)動機中這種合金的比重在50%以上,。
GH4169合金是由國際鎳公司亨廷頓分公司的Eiselstein研制成功,，于1995年公開介紹的時效硬化鎳—鉻—鐵基變形合金。合金是以體心立方g〞和面心立方g′相為沉淀強化的一種鎳基變形高溫合金,，在650℃以下具有高的抗拉強度、屈服強度和良好的塑性,，具有良好的抗腐蝕,、抗輻射能、疲勞,、斷裂韌性等綜合性能,，以及滿意的焊接和焊后成型性能等。合金在-253～650℃很寬的溫度范圍內(nèi)組織性能穩(wěn)定,，成為在深冷和高溫條件下用途極廣的高溫合金,。由于GH4169良好的綜合性能，被廣泛用于航空發(fā)動機的壓氣機盤,、壓氣機軸,、壓氣機葉片、渦輪盤,、渦輪軸,、機匣、緊固件和其它結(jié)構(gòu)件和板材焊接件等
[3] 。
我國于70年代開始研制GH4169合金,，主要應用于盤件,，使用時間比較短，所以采用真空感應加電渣重熔的雙聯(lián)工藝,。八十年代開始應用于航空領域,，提高和改進材料質(zhì)量、提高合金的綜合性能和使用可靠性成為主要的研究方向,。當前GH4169合金的主要研究方向為：
（1）改進冶煉工藝,，量化冶煉參數(shù)，實現(xiàn)程序穩(wěn)定操作,，使合金顯微組織更加均勻,，從而得到優(yōu)良的屈服和疲勞強度以及抗裂紋擴展止裂能力，提高低周疲勞強度等,；
（2）改進熱處理工藝,。熱處理工藝不能很好的消除鋼錠中心的偏析，所以對組織的均勻性有不利影響,，因此采用合理的均勻化退火工藝,，得到細晶坯料成為主要研究方向之一；
（3）改進使用設計,。由于GH4169的工作溫度不能高于650℃,，所以應當加強零部件的冷卻，充分發(fā)揮該高溫合金的高性能,、低成本等優(yōu)點,；
（4）提高組織穩(wěn)定性能。由于航空發(fā)動機部件的長壽命要求,，對于提高GH4169合金長期時效組織穩(wěn)定性方面也是至關重要的,。
2、單晶高溫合金
單晶合金材料已發(fā)展到第四代,，承溫能力提升到1140℃,，已近金屬材料使用溫度極限。未來要進一步滿足先進航空發(fā)動機的需求,，葉片的研制材料要進一步拓展,，陶瓷基復合材料有望取代單晶高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用。
單晶高溫合金葉片研制難度和周期與其結(jié)構(gòu)復雜性有關,，普通復雜程度的單晶葉片研制周期較短,，但在航空發(fā)動機上應用也需經(jīng)歷較長的時間。從單晶實心葉片到單晶空心葉片,、到高效氣冷復雜空心葉片等,，技術難度跨度很大,，相應的研制周期跨度也較大。一般一種普通復雜程度的單晶空心葉片從圖紙確認,、模具設計到試制,、再到小批投產(chǎn)，需要1～2年時間,。但單晶葉片由于其復雜的服役環(huán)境,，需要進行大量的驗證試驗，一般一種普通結(jié)構(gòu)的單晶空心葉片從研制出來以后到航空發(fā)動機上應用需5～10年的時間,，有的隨發(fā)動機研制進度,，甚至需要15年或更長的時間
[4] 。
