高溫合金又稱耐熱強度合金。根據基體組織，可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鉻基高溫合金三大類。依生產方式，可分為變形高溫合金和鑄造高溫合金。
它是航空航太領域不可或缺的原料，也是航太引擎高溫零件的關鍵材料。主要用於製造燃燒室、渦輪葉片、導葉、壓縮機及渦輪盤、渦輪機殼體等零件。其使用溫度範圍為600℃～1200℃。由於不同零件所承受的應力和環境條件各異，對合金的機械、物理和化學性能有嚴格的要求，是決定引擎性能、可靠性和壽命的關鍵因素。因此，高溫合金是已開發國家航空航太和國防領域的重點研究主題之一。
高溫合金的主要應用領域包括：
1. 燃燒室用高溫合金
航空渦輪發動機的燃燒室（又稱火焰管）是關鍵的高溫部件之一。由於燃料霧化、油氣混合等過程均在燃燒室內進行，燃燒室內的最高溫度可達1500℃～2000℃，壁溫可達1100℃。同時，燃燒室也承受著熱應力和氣應力。大多數高推重比引擎採用環形燃燒室，其特徵是長度短、熱容量大。經氣膜或蒸氣冷卻後，燃燒室內的最高溫度可達2000℃，壁溫可達1150℃。各部件間較大的溫差會產生熱應力，且熱應力會隨著工作狀態的變化而急遽上升和下降。材料會受到熱衝擊和熱疲勞負荷的作用，產生變形、裂縫等缺陷。一般來說，燃燒室由合金板材製成，根據具體部件的使用條件，其技術要求總結如下：在高溫合金和氣體的使用條件下，具有一定的抗氧化性和抗氣體腐蝕性；具有一定的瞬時強度和耐久強度、熱疲勞性能和低膨脹係數；具有足夠的塑性和焊接性能，以確保加工、成型和連接；在熱循環下具有良好的壽命
a. MA956合金多孔層壓板
早期，多孔層壓板採用HS-188合金板材，經照相、蝕刻、開槽及沖壓等工序後，以擴散焊接製程製成。內層可依設計要求製成理想的冷卻通道。這種結構冷卻方式僅需傳統薄膜冷卻方式30%的冷卻氣體，可提高引擎的熱循環效率，降低燃燒室材料的實際散熱能力，減輕重量，並提高推重比。目前，該技術仍需突破關鍵技術才能投入實際應用。採用美國引進的新一代燃燒室材料MA956製成的多孔層壓板，可在1300℃高溫下使用。
b. 陶瓷複合材料在燃燒室的應用
自1971年起，美國就開始驗證陶瓷材料在燃氣渦輪機中的應用可行性。 1983年，美國一些從事先進材料研發的團隊制定了一系列先進飛機的燃氣渦輪機性能指標。這些指標包括：將渦輪進口溫度提高到2200℃；在化學計算燃燒狀態下運行；將零件密度從8g/cm³降低到5g/cm³；取消零件冷卻。為了滿足這些要求，研究的材料除了單相陶瓷外，還包括石墨、金屬基體、陶瓷基複合材料和金屬間化合物。陶瓷基複合材料（CMC）具有以下優點：
陶瓷材料的膨脹係數遠小於鎳基合金，且塗層易剝落。採用中間金屬氈製備陶瓷複合材料可以克服剝落缺陷，這是燃燒室材料的發展方向。該材料可配合10%～20%的冷卻空氣使用，金屬背絕緣溫度僅約800℃，遠低於發散冷卻和薄膜冷卻的承載溫度。 V2500引擎採用鑄造高溫合金B1900+陶瓷塗層保護瓦，其發展方向為以SiC基複合材料或抗氧化C/C複合材料取代B1900（附陶瓷塗層）瓦。陶瓷基複合材料是推重比為15～20的引擎燃燒室的發展材料，其使用溫度為1538℃～1650℃，用於火焰管、浮壁和加力燃燒室。
2. 渦輪機用高溫合金
航空發動機渦輪葉片是航空發動機中承受溫度負荷最嚴苛、工作環境最惡劣的部件之一。它必須在高溫下承受巨大且複雜的應力，因此對材料的要求非常嚴格。航空發動機渦輪葉片用高溫合金主要分為以下幾類：
a.用於導向的高溫合金
導葉是渦輪引擎中受熱影響最大的部件之一。當燃燒室內發生不均勻燃燒時，第一級導葉的熱負荷較大，這是導葉損壞的主要原因。其工作溫度比渦輪葉片高約100℃。不同之處在於，導葉是靜止部件，不受機械負荷的影響。通常情況下，快速的溫度變化容易導致導葉出現熱應力、變形、熱疲勞裂紋和局部燒蝕等問題。導葉合金應具備以下性能：足夠的高溫強度、良好的永久蠕變性能和熱疲勞性能、高抗氧化性和抗熱腐蝕性能、抗熱應力和抗振動性能、良好的彎曲變形能力、良好的鑄造成型性能和焊接性能以及塗層保護性能。
目前，大多數高推重比的先進引擎採用空心鑄造葉片，並選用定向單晶鎳基高溫合金。高推重比引擎的工作溫度高達1650℃～1930℃，需要隔熱塗層保護。在冷卻和塗層保護條件下，葉片合金的工作溫度超過1100℃，這對未來導葉材料的溫度密度成本提出了更高要求。
b. 渦輪葉片的超合金
渦輪葉片是航空引擎中關鍵的承熱旋轉部件。其工作溫度比導葉低50℃～100℃。旋轉時，渦輪葉片承受著巨大的離心應力、振動應力、熱應力、氣流沖刷等作用，工作條件惡劣。高推重比引擎熱端零件的使用壽命超過2000小時。因此，渦輪葉片合金應具備以下特性：在工作溫度下具有高抗蠕變性和斷裂強度；良好的中高溫綜合性能，如高低週疲勞、冷熱疲勞、足夠的塑性和衝擊韌性以及良好的缺口敏感性；高抗氧化性和耐腐蝕性；良好的導熱性和低線膨脹係數；良好的鑄造性能；長期組織穩定性，在工作溫度下無TCP。所用合金經歷了四個階段；變形合金應用包括GH4033、GH4143、GH4118等；鑄造合金的應用範圍包括K403、K417、K418、K405、定向凝固金DZ4、DZ22、單晶合金DD3、DD8、PW1484等。目前，單晶合金已發展到第三代。我國的單晶合金DD3和DD8分別應用於我國的渦輪機、渦輪扇發動機、直升機和艦載發動機。
3. 渦輪盤用高溫合金
渦輪盤是渦輪引擎中受力最大的旋轉軸承零件。推重比為8和10的發動機，其輪緣的工作溫度分別達650℃和750℃，而輪心溫度約為300℃，溫差較大。在正常旋轉過程中，渦輪盤帶動葉片高速旋轉，承受最大的離心力、熱應力和振動應力。每次啟停都是一個循環，輪心、喉部、槽底和輪緣都承受著不同的複合應力。因此，合金材料需要在工作溫度下具有最高的屈服強度、衝擊韌性和無缺口敏感性；低線膨脹係數；一定的抗氧化性和耐腐蝕性；良好的切削性能。
4. 航空航天高溫合金
液態火箭引擎中的超合金用作推力室燃燒室的燃料噴射器面板；渦輪泵彎管、法蘭、石墨舵緊固件等。液態火箭引擎中的高溫合金用作推力室的燃料室噴射器面板；渦輪泵彎管、法蘭、石墨舵緊固件等。 GH4169用作渦輪轉子、軸、軸套、緊固件和其他重要軸承部件的材料。
美國液體火箭發動機的渦輪轉子材料主要包括進氣管、渦輪葉片和輪盤。 GH1131合金在中國應用最為廣泛，而渦輪葉片則根據工作溫度依次選用Inconel X、Alloy713C、Astroloy和Mar-M246等合金；輪盤材料包括Inconel 718、Waspaloy等，其中GH4169和GH4141整體式渦輪應用最廣泛，而發動機合金