高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基體,能在600℃以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料;并具有較高的高溫強度,良好的抗氧化和抗腐蝕性能,良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織,在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用可靠性。基于上述性能特點,且高溫合金的合金化程度較高,又被稱為“超合金”,其廣泛應用于航空、航天領域。
單晶高溫合金是指合金以單個晶體為單位,合金化程度高于普通的高溫合金。晶界的消除從而不易產生裂紋源,彌補了傳統的鑄鍛高溫合金鑄錠偏析嚴重、熱加工性能差、成形困難等難點,因而其具有良好的持久壽命、低蠕變速率和良好的抗熱疲勞性能。
20世紀80年代以來,單晶高溫合金一直沿著其獨特的道路發展。隨著合金設計理論水平的提高和生產工藝的改進,相繼出現耐溫能力比第1代單晶合金分別大約高30℃和60℃的第2代單晶合金和第3代單晶合金;第1代單晶高溫合金的代表有DD2, DD3, DD4, DD26, DD26C, DD402, DD8, CMSX-2, PWA1480, NWC8TA6AK等,第2代單晶高溫合金的代表有PWA1484 ,CMSX-4, DD6, DD406, DD398, DD5, DD99, M09A, DD13, ReneN5等,第3代單晶高溫合金的代表有CMSX-10, CMSX-11, ReneN6, TMS-75, TMS-82, DD9, DD10, DD32, DD33, DD90等。
第三代單晶合金以美國ReneN6、CMSX-10及日本的TMS-75為代表,兩種牌號錸的含量最高分別達5.6%、7%和5%,難熔元素的總含量(Re、Ta W Mo)高達20%。其蠕變斷裂性能比第二代單晶合金高約30℃。其成分的特點是含錸量高,含鉻量低但環境性能良好。