鑄造高溫合金(cast super alloy)是以鑄造方法直接制備零部件的高溫合金材料。鑄造高溫合金是合金原材料經(jīng)過精煉后形成成分精確的母合金，然后再通過真空重熔澆鑄成型的一種高溫合金。相對(duì)高溫合金，使用溫度和強(qiáng)度更高，合金化程度也更高，用量少而精，主要用于制備形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。鑄造高溫合金按照凝固結(jié)晶組織不同，還可以分為等軸晶鑄造高溫金、定向凝固柱晶高溫合金和單晶高溫合金，其使用性能和制備難度依次提高。

等軸晶鑄造高溫合金指用傳統(tǒng)的熔模鑄造方法制備鑄件的高溫合金，其晶粒組織為等軸晶，具有制造成本低、中低溫力學(xué)性能優(yōu)異等點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域，可在-235~1050℃使用，常用于制作航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器和機(jī)匣等大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件、整鑄渦輪、向器、導(dǎo)向和渦輪葉片及航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵等相關(guān)部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、尺寸精確化和薄壁輕量化是其發(fā)展趨勢(shì)。

K418合金是用量較大的鑄造高溫合金，已廣泛應(yīng)用于制作航空、地面和海上燃?xì)廨啓C(jī)渦輪工作葉片、導(dǎo)向葉片和整鑄渦輪，航天彈用發(fā)動(dòng)機(jī)的整鑄渦輪轉(zhuǎn)子和導(dǎo)向器，以及柴油機(jī)和汽油機(jī)增壓渦輪。K4169合金由變形高溫合金GH4169發(fā)展而來，具有含、鐵量高的顯著特點(diǎn)，在很寬的中低溫度范圍(-253~650℃)具有較高的強(qiáng)度、塑性、優(yōu)良的耐腐蝕性、耐輻射性以及良好的焊接性能。

定向凝固高溫合金是通過定向凝固技術(shù)制備出晶界平行于主應(yīng)力軸從而消除有害橫向晶界的柱狀晶高溫合金(DS或DZ合金)。定向凝固工藝始于20世紀(jì)60年代中期，美國PW公司發(fā)明了這一工藝并用于生產(chǎn)鎳基合金柱晶渦輪葉片，可提高葉片工作溫度約50℃。我國定向凝固柱晶高溫合金的研制始于20世紀(jì)70年代，目前已研制和生產(chǎn)了多種定向凝固柱晶合金，并在多種型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)上使用。 定向空心無余量復(fù)雜型腔的渦輪葉片已在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上使用。按原有普通鑄造合金成分，與定向凝固技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展的合金，如DZ3、DZ5等，分別是在普通高溫合金K403和K405合金基礎(chǔ)上，采用定向凝固技術(shù)研制而成的定向凝固鎳基鑄造高溫合金。DZ3合金與普通鑄造合金K403比，750~850℃的拉伸塑性提高2~3倍，持久強(qiáng)度提高60~130MPa，熱疲勞壽命提高近100倍。

在使用過程中發(fā)現(xiàn)問題后調(diào)整成分研制而成的合金，如DZ4合金，是在DZ3用于薄壁葉片在鑄造過程中暴露出較嚴(yán)重?zé)崃褍A向后，根據(jù)合金化原理和凝固理論，綜合考慮合金強(qiáng)度、可鑄性、組織穩(wěn)定性、抗腐蝕性等因素，重新研制的合金。DZ22、DZ002、DZ125、DZ17G等合金是仿制合金，其中DZ22合金化學(xué)成分和力學(xué)性能水平與美國廣泛應(yīng)用于先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高強(qiáng)度定向合金PWA1422大致相當(dāng)，該合金已經(jīng)投入批量生產(chǎn)。

DZ125合金是仿美國第一代定向凝固高溫合金DSRen125合金，是當(dāng)前性能水平最高的定向凝固高溫合金之一，合金具有良好中、高溫綜合性能、優(yōu)異的熱疲勞性能。DZ6合金是我國新研制的第二代定向凝固高溫合金，其拉伸性能、持久性能達(dá)國外第一代單晶和第二代定向合金性能水平，合金有良好鑄造性能，可用于制造不同尺寸的定向空心渦輪葉片。

單晶高溫合金是采用定向凝固和選晶(籽晶)技術(shù)制造的具有單一柱狀晶組織的鑄造高溫合金，柱晶和單晶高溫合金的生產(chǎn)難度大，但可有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的服役性能。單晶葉片配合有效的防護(hù)涂層，可使航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比達(dá)到10。目前先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片均采用單晶高溫合金。

我國也研制成功一系列單晶高溫合金，并獲得實(shí)際應(yīng)用。其中，北京航空材料研究院于20世紀(jì)80年代研制成功我國第一個(gè)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的DD3單晶高溫合金，該合金具有國外第一代單晶高溫合金的性能水平。隨后，鋼鐵研究總院研制的DD402單晶葉片在某航空發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了掛片試飛考核。中國科學(xué)院金屬研究所研制了我國第一個(gè)抗腐蝕單晶高溫合金DD8，用作艦艇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片材料。鋼鐵研究總院研制的DD407單晶葉片通過了某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的試車考核/飛行考核/設(shè)計(jì)定型技術(shù)鑒定。

另外，采用合金設(shè)計(jì)法與試驗(yàn)研究相結(jié)合研制的相當(dāng)于國外第二代單晶合金水平的DD6合金，也取得了可喜進(jìn)展，已被選用作為先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪葉片材料。21世紀(jì)初，北京航空材料研究院研制了第三代單晶高溫合金DD9與DD10，DD9合金的力學(xué)性能與國外第三代單晶高溫合金CMSX-10和TMS-75的力學(xué)性能相當(dāng)，并開始探索第四代單晶高溫合金。