高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。
基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。 
▲航空发动机选材
Inconel 718高温合金（简称IN718）在航空发动机上的应用已经走过了半个世纪，自从20世纪60年代初在美国的INCO Huntington Alloys（现为Special Meatals Co.）被发明并应用于涡轮零部件制造后，IN718已成为航空发动机历史上应用最为广泛的镍基高温合金材料。IN718的独特合金成分设计使其具有良好的综合性能，即较高的强度、抗蠕变性能和疲劳寿命，良好的延展性，优异的耐氧化性，尤其是在650℃温度以下，其力学性能具有很好的稳定性。现代航空发动机的很多零部件，例如涡轮盘、叶片、机闸、轴、定子、封严、支撑件、管路、紧固件等、都采用IN718制成。 
同时，IN718还在核反应堆（热交换器管道）、潜艇（螺旋桨叶片、快速断开装置、辅助推进马达）、化工（容器、泵、阀门、管道）、发电（工业燃气轮机）、石油和天然气工业（井下管道、井口硬件、火炬臂）等领域有着重要应用。 在苛刻温度环境下的性能方面，镍基合金（如IN718）要优于钛合金或钢，镍基合金的氧化保护层进一步提高了机械性能。 
▲高性能材料的比强度
▲图片来源: Additive Manufacturing with High-Performance Materials, Lightweight Structures by Laser Metal Deposition and Infiltration 
▲3D打印IN718机械性能
▲3D打印316L机械性能
当使用机械加工、锻造或焊接等传统制造方法时，在工艺开始前往往需要退火，部件的高温腐蚀、抗蠕变性等会受到影响。IN718合金的增材制造结果表明，机械性能并没有被牺牲，甚至可以超过铸造或锻造零件的性能。除此之外，IN718由于其切削温度高、加工硬化严重等问题，属于典型的难加工材料。对于航空航天应用中通常所需的复杂几何形状，IN718零件的制造往往非常困难且成本高昂。
▲3D打印的IN718发动机燃烧室衬套
▲包含122个喷油器组件的火箭发动机喷嘴头采用IN718材料通过3D打印生产而成
▲3D打印的Igus-II火箭发动机部件，材料为IN718 NASA通过美国俄勒冈州的Metal Technology（MTI）公司为NASA旗下的Johnson太空中心生产IN718合金部件。之前，MTI为NASA开发过猎户座飞船锻件。基于成功的合作经验，现在，MTI在与NASA合作开发更复杂的IN718合金航天部件，则需要对金属的加工属性十分了解，并且优化设计工艺，突破原有传统工艺带来的思路限制。在这个部件开发中，由于独特的冷却设计，使得增材制造的合金组件将能够承受极高的温度，3D打印增材制造技术允许循环气体通过组件的每一层来层层带走热量。这种巧妙的渗透式冷却系统是不可能通过传统的金属制造技术来制造的。 增材制造技术已被用于NASA下一代火箭发动机零部件的开发中。NASA的推进工程师和科学家团队正在不断努力使用增材制造的方法，突破传统制造技术的限制，实现增加性能和减少重量的双重目的。近年来，IN718合金增材制造在国内迅猛发展，促进了金属粉末产业的技术提升，带动了行业产能的持续增长。
