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      高溫合金是為了滿足噴氣發(fā)動機(jī)對材料的苛刻要求而研制的，至今已成為軍用和民用燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)熱端部件不可替代的一類關(guān)鍵材料。目前，在先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金用量所占比例已高達(dá)50%以上。

     高溫合金的發(fā)展與航空發(fā)動機(jī)的技術(shù)進(jìn)步密切相關(guān)，尤其是發(fā)動機(jī)熱端部件渦輪盤、渦輪葉片材料和制造工藝是發(fā)動機(jī)發(fā)展的重要標(biāo)志。由于對材料的耐高溫性能和應(yīng)力承受能力提出很高要求，早期英國研制了Ni3（Al、Ti）強(qiáng)化的Nimonic80合金，用作渦輪噴氣發(fā)動機(jī)渦輪葉片材料，同時(shí)，又相繼發(fā)展了 Nimonic系列合金。美國開發(fā)了含鋁、鈦的彌散強(qiáng)化型鎳基合金，如普惠公司、GE公司和特殊金屬公司分別開發(fā)出的Inconel、Mar-M和 Udmit等合金系列。

      在高溫合金發(fā)展過程中，制造工藝對合金的發(fā)展起著極大的推進(jìn)作用。由于真空熔煉技術(shù)的出現(xiàn)，合金中有害雜質(zhì)和氣體的去除，特別是合金成分的精確控制，使高溫合金性能不斷提高。隨后，定向凝固、單晶生長、粉末冶金、機(jī)械合金化、陶瓷型芯、陶瓷過濾、等溫鍛造等新型工藝的研究成功，推動了高溫合金的迅猛發(fā)展。其中定向凝固技術(shù)最為突出，采用定向凝固工藝制出的定向、單晶合金，其使用溫度接近初熔點(diǎn)的90%。因此，目前各國先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)葉片都采用定向、單晶合金制造渦輪葉片。從國際范圍來看，鎳基鑄造高溫合金已形成等軸晶、定向凝固柱晶和單晶合金體系。粉末高溫合金也由第一代650℃發(fā)展到750℃、850℃粉末渦輪盤和雙性能粉末盤，用于先進(jìn)高性能發(fā)動機(jī)。

     我國高溫合金隨航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展研制和生產(chǎn)需求而發(fā)展。我國高溫合金的創(chuàng)業(yè)和起步于20世紀(jì)70年代前，由于我國第一、二代發(fā)動機(jī)的需求，我國研制和發(fā)展了GH系列的變形高溫合金以及K 系列的鑄造高溫合金，同時(shí)發(fā)展了許多新的制造技術(shù)，如真空熔煉和鑄造、空心葉片鑄造、等溫鍛造等。

     70年代后，在高溫合金的研制中，我國引進(jìn)了歐美技術(shù)，按國外的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研制和生產(chǎn)，對材料的純潔度和綜合性能提出了更高要求，研制了高性能變形高溫合金、鑄造高溫合金。尤其是DZ系列的定向凝固柱晶合金和DD系列的單晶合金的研究與發(fā)展，使我國高溫合金在生產(chǎn)工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制上了一個(gè)新臺階。

     陶瓷基復(fù)合材料在航空工業(yè)領(lǐng)域是一種非常有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)材料，特別是在航空發(fā)動機(jī)制造應(yīng)用中，越來越顯示出它的獨(dú)到之處。陶瓷基復(fù)合材料除了具有重量輕，硬度高的優(yōu)點(diǎn)以外，還具有優(yōu)異的耐高溫和高溫抗腐蝕性能。目前陶瓷基復(fù)合材料在承受高溫方面已經(jīng)超過了金屬耐熱材料，并具有很好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是高性能渦輪發(fā)動機(jī)高溫區(qū)理想的極好材料。

     目前世界各國針對下一代先進(jìn)發(fā)動機(jī)對材料的要求，正集中研究氮化硅和碳化硅增強(qiáng)陶瓷材料，并取得了較大進(jìn)展，有的已開始應(yīng)用在現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)中。例如美國驗(yàn)證機(jī)的F120型發(fā)動機(jī)，它的高壓渦輪密封裝置，燃燒室的部分高溫零件，均采用了陶瓷材料。法國的M88-2型發(fā)動機(jī)的燃燒室和噴管等也都采用了陶瓷基復(fù)合材料。

     高性能、高推重比航空發(fā)動機(jī)的研制，促進(jìn)了金屬間化合物的開發(fā)與應(yīng)用。如今金屬間化合物已經(jīng)發(fā)展成為多種多樣的族，它們一般都是由二元三元或多元素金屬元素組成的化合物。金屬間化合物在高溫結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面具有巨大的潛力，它具有高的使用溫度以及比強(qiáng)度、導(dǎo)熱率，尤其是在高溫狀態(tài)下，還具有很好的抗氧化，高腐蝕性和高的蠕變強(qiáng)度。另外由于金屬間化合物是處于高溫合金與陶瓷材料之間的一種新材料，它填補(bǔ)了這兩種材料之間的空檔，因而成為航空發(fā)動機(jī)高溫部件的理想材料之一。

     目前在航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)中，致力于研究開發(fā)的主要是以鈦鋁和鎳鋁等為重點(diǎn)的金屬間化合物。這些鈦鋁化合物與鈦的密度基本相同，但卻有更高的使用溫度。例如和 TiAl的使用溫度分別為816℃和982℃。金屬間化合物原子間的結(jié)合力強(qiáng)，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成了它的變形困難，在室溫下顯現(xiàn)出硬而脆的特點(diǎn)。目前經(jīng)過多年的試驗(yàn)研究，一種具有高溫強(qiáng)度和室溫塑性與韌性的新型合金已經(jīng)研制成功，并已裝機(jī)使用，效果很好。例如美國的高性能F119型發(fā)動機(jī)的外涵機(jī)匣、渦輪盤都是采用的金屬間化合物，驗(yàn)證機(jī)F120型發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)葉片和盤均采用了新的鈦鋁金屬間化合物。

     第三代戰(zhàn)機(jī)設(shè)計(jì)要起落架求壽命超過5000飛行小時(shí)，同時(shí)由于機(jī)載設(shè)備增多，飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量系數(shù)下降，對起落架選材和制造技術(shù)提出更高要求。美國和我國的第三代戰(zhàn)機(jī)均采用300M鋼（抗拉強(qiáng)度1950MPa）起落架制造技術(shù)。

     應(yīng)該指出的是，材料應(yīng)用技術(shù)水平的提高也在推動起落架壽命的進(jìn)一步延長和適應(yīng)性的擴(kuò)大。如空客A380飛機(jī)起落架采用了超大型整體鍛件鍛造技術(shù)、新型氣氛保護(hù)熱處理技術(shù)和高速火焰噴涂技術(shù)，使得起落架壽命滿足設(shè)計(jì)要求。由此，新材料和制造技術(shù)的進(jìn)步確保了飛機(jī)的更新?lián)Q代。

     飛機(jī)在耐腐蝕環(huán)境中的長壽命設(shè)計(jì)對材料提出了更高要求，AerMet100鋼較300M鋼而言，強(qiáng)度級別相當(dāng)，而耐一般腐蝕性能和耐應(yīng)力腐蝕性能明顯優(yōu)于300M鋼，與之相配套的起落架制造技術(shù)已應(yīng)用于F/A-18E/F、F-22、F-35等先進(jìn)飛機(jī)上。更高強(qiáng)度的Aermet310鋼斷裂韌性較低，正在研究中。損傷容限超高強(qiáng)度鋼AF1410的裂紋擴(kuò)展速率極慢，用作B-1飛機(jī)機(jī)翼作動筒接頭，比Ti-6Al-4V減重10.6%，加工性能提高60%，成本降低 30.3%。俄羅斯米格-1.42上高強(qiáng)度不銹鋼用量高達(dá)30%。PH13-8Mo是唯一的高強(qiáng)度馬氏體沉淀硬化不銹鋼，廣泛用作耐蝕構(gòu)件。國內(nèi)探索超高強(qiáng)度不銹鋼取得初步效果。

     國外還發(fā)展了超高強(qiáng)度齒輪（軸承）鋼，如CSS-42L、GearmetC69等，并在發(fā)動機(jī)、直升機(jī)和宇航中試用。國內(nèi)發(fā)動機(jī)、直升機(jī)傳動材料技術(shù)十分落后，北京航空材料研究院已自主研究開發(fā)了一種超高強(qiáng)度軸承齒輪鋼。

     C/C基復(fù)合材料是近年來最受重視的一種更耐高溫的新材料。到目前為止，只有C/C復(fù)合材料是被認(rèn)為唯一可做為推重比20以上，發(fā)動機(jī)進(jìn)口溫度可達(dá)1930-2227℃渦輪轉(zhuǎn)子葉片的后繼材料，是美國21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的耐高溫材料，世界先進(jìn)工業(yè)國家竭力追求的最高目標(biāo)。C/C基復(fù)合材料，即碳纖維增強(qiáng)碳基本復(fù)合材料，它把碳的難熔性與碳纖維的高強(qiáng)度及高剛性結(jié)合于一體，使其呈現(xiàn)出非脆性破壞。由于它具有重量輕、高強(qiáng)度，優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和極好的熱傳導(dǎo)性，是當(dāng)今最理想的耐高溫材料，特別是在 1000-1300℃的高溫環(huán)境下，它的強(qiáng)度不僅沒有下降，反而有所提高。在1650℃以下時(shí)依然還保持著室溫環(huán)境下的強(qiáng)度和風(fēng)度。因此C/C基復(fù)合材料在宇航制造業(yè)中具有很大的發(fā)展前途。

     C/C基復(fù)合材料在航空發(fā)動機(jī)上應(yīng)用的主要問題是抗氧化性能較差，近幾年美國通過采取一系列的工藝措施，使這一問題不斷得到解決，逐步應(yīng)用在新型發(fā)動機(jī)上。例如美國的F119發(fā)動機(jī)上的加力燃燒室的尾噴管，F(xiàn)100發(fā)動機(jī)的噴嘴及燃燒室

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