又称超合金，使用温度范围为550～1100°C。英国于40年代最早研制成镍基合金尼蒙尼克75，用作燃气涡轮发动机的涡轮叶片材料。1945～1975年，高温合金有了很大发展，涡轮进口温度平均每年提高15°C（涡轮前温度每提高100°C，能使发动机推力增加15%）。随着合金化程度的提高，高温合金的锻压变形愈加困难，因此铸造合金逐渐得到发展和应用。镍基铸造合金的高温强度高，组织比较稳定，热疲劳性能好，是制造涡轮工作叶片和导向叶片的理想材料。从60年代初发展定向凝固铸造涡轮叶片以来，由于消除了垂直于应力方向的横向晶界，叶片的热疲劳寿命提高大约8倍，蠕变断裂寿命提高2倍多，塑性提高4倍。 定向凝固单晶涡轮叶片则完全消除了晶界，与普通铸造涡轮叶片相比，工作温度提高近100°C。

镍基合金是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性;二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度;三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为:固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等;沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽;晶界强化元素，如硼、锆、镁和稀土元素等。

镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。

·固溶强化型合金

具有一定的高温强度，良好的抗氧化，抗热腐蚀，抗冷、热疲劳性能，并有良好的塑性和焊接性等，可用于制造工作温度较高、承受应力不大(每平方毫米几公斤力，见表1)的部件，如燃气轮机的燃烧室。

·沉淀强化型合金

通常综合采用固溶强化、沉淀强化和晶界强化三种强化方式，因而具有良好的高温蠕变强度、抗疲劳性能、抗氧化和抗热腐蚀性能，可用于制作高温下承受应力较高(每平方毫米十几公斤力以上，见表2) 的部件，如燃气轮机的涡轮叶片、涡轮盘等。