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高温合金通常在700℃（甚至1000℃）以上高温环境下工作，必须有抗氧化腐蚀和高温强度等特殊性能。
易被氧化腐蚀是金属的弱点，而在高温条件下，金属的氧化腐蚀反应将大大加快，结果会使金属表面粗糙，影响其精度和强度，严重时甚至会使零件报废。若在有腐蚀性介质的高温条件下工作（如高温高压的汽油燃烧后气体中含磷、硫、钒元素），则腐蚀作用更强，所以高温合金必须具备很高的抗氧化腐蚀能力。
高温合金在极高的温度下工作，必须具备足够的抗蠕变（即固体材料在一定应力的作用下发生缓慢而连续的形变）能力，以保证它在一定的温度和应力的条件下，经过长时间工作，总的形变仍在一定的容许限度以内。
高温合金由于在高温下工作或在温度交替变化的条件下工作，比常温下更易发生疲劳破坏，或由于工作过程中反复急剧的冷热变化形成相当大的热应力而造成疲劳破坏。高温合金必须具有良好的耐疲劳（即在长期变化载荷的作用下材料或零件发生突然断裂的现象）性能。
了适应最新高科技的需要，以难熔金属（W熔点3400℃、Re3160℃、Ta2996℃、Mo2615℃、Nb2415℃）为基体的高温合金可以在1500℃以上的高湿环境下工作，适合于制造工作在高温、高应力环境下的航天器零部件。难熔金属之中，Ta和Nb的合金具有耐高温、耐腐蚀的特点，而且强度高、硬度大。某些铌基合金可在1300～1600℃范围内工作，比镍基合金高出300～500℃。国内研制的一种钽基合金，含W8％、Hf2％，在2000℃的超高温度下仍有很高的强度、很好的切削性和焊接性，是一种更为理想的高温合金。金属陶瓷有时也列入高温合金。
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