鎳基合金是高溫合金中應(yīng)用范圍最為廣泛的一種合金，特別是在航空航天領(lǐng)域和國(guó)防領(lǐng)域，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)等尖端設(shè)備的研制，占有重要地位。由于鎳基合金中可以溶解多種合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性，這為其性能的改善提供了許多途徑?？萍嫉陌l(fā)展對(duì)鎳基高溫合金提出了更高的要求，為滿足市場(chǎng)需求，必須對(duì)鎳基高溫合金加快研究，提高其綜合性能。合金化優(yōu)化設(shè)計(jì)就是這個(gè)研發(fā)工作中一個(gè)重點(diǎn)。

一、固溶強(qiáng)化

對(duì)鎳基高溫合金性能強(qiáng)化的主要手段是添加適量的固溶強(qiáng)化元素。固溶強(qiáng)化型合金有著優(yōu)良的抗氧化和抗疲勞性能，同時(shí)還有較好的可塑性；其最突出的優(yōu)點(diǎn)是組織穩(wěn)定性?；谶@些特性，鎳基高溫合金可用于生產(chǎn)工作溫度較高的金屬零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的扇葉。鎳的原子半徑和鎢、鉬等合金元素的原子半徑接近，基于這些特性，可使鎳同時(shí)溶解大量的鎢、鉬和鈷等合金元素，卻不會(huì)出現(xiàn)新的相。研究表明，常見(jiàn)金屬的固溶溫度范圍一般在1050～1560℃之間。美國(guó)研制出一種性能優(yōu)良的固溶強(qiáng)化型合金——鎳基變形高溫合金Haynes280，這種合金在1400℃的高溫時(shí)，強(qiáng)度可達(dá)165MPa、延伸率可達(dá)87%。其主要是因?yàn)樵诤辖鹬屑尤肓穗y熔金屬元素，例如鎢和鉻等元素；同時(shí)在研制過(guò)程中添加少量的碳元素以形成碳化物，達(dá)到阻礙晶粒長(zhǎng)大和強(qiáng)化晶界的作用。

研究還表明，通過(guò)加入大量的鉬等難熔金屬元素，可以提高合金的強(qiáng)度；通過(guò)加入釕元素可以提高合金的組織穩(wěn)定性；通過(guò)加入一定數(shù)量的鎢等難熔金屬，可以在一定情況下提高合金的抗腐蝕性能；通過(guò)添加一定量的稀土可以極大地改善抗氧化腐蝕的性能。

二、沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化

對(duì)鎳基高溫合金添加一定量的沉淀強(qiáng)化元素可以使合金在時(shí)效時(shí)析出γ'-Ni3(Al,Ti))相，大大提高金屬的強(qiáng)度。但是在高溫工作條件下，析出相容易聚集長(zhǎng)大，有的還會(huì)重新固溶于基體中，從而降低高溫強(qiáng)度。近年來(lái)氧化物彌散強(qiáng)化的鎳基高溫合金得到重視。這類合金通常采用機(jī)械合金化工藝，獲得超細(xì)的(小于50nm)在高溫下穩(wěn)定的氧化物均勻分散于合金基體中的顯微組織。其合金強(qiáng)度在接近合金本身熔點(diǎn)的條件下仍可維持，具有優(yōu)良的高溫蠕變性能、優(yōu)越的高溫抗氧化性能及抗碳、硫腐蝕性能。目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的主要有三種氧化物彌散強(qiáng)化的鎳基高溫合金：MA956合金在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1350℃，居高溫合金抗氧化、抗碳、硫腐蝕之首位，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯。MA754合金在氧化氣氛下使用溫度可達(dá)1250℃并保持相當(dāng)高的高溫強(qiáng)度、耐中堿玻璃腐蝕，現(xiàn)已用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向器蓖齒環(huán)和導(dǎo)向葉片。MA6000合金在1100℃拉伸強(qiáng)度為222MPa，屈服強(qiáng)度為192MPa；1100℃/1000小時(shí)持久強(qiáng)度為127MPa，居高溫合金之首位，可用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。