高溫應用（High-Temperature Applications）是指材料、設備或工藝需要在遠高于常溫（通常≥1000℃）的環境下長期穩定運行的場景。此類應用對材料的耐溫性、抗氧化性、熱穩定性及機械性能提出嚴苛要求，廣泛應用于能源、航空航天、冶金、化工、電子等戰略領域。以下從定義、核心挑戰、典型領域及發展趨勢四方面系統解析：

一、高溫應用的定義與特征

溫度范圍

中高溫：800-1200℃（如陶瓷燒結、工業窯爐）。

高溫：1200-1600℃（如燃氣輪機熱端部件、單晶硅生長）。

超高溫：>1600℃（如核聚變第一壁、航空航天熱防護）。

核心特征

熱負荷：材料需承受高溫輻射、對流及熱應力。

環境復雜：可能伴隨氧化、腐蝕、沖刷或中子輻射。

性能衰減敏感：微小材料變化可能導致設備失效。

二、高溫應用的核心挑戰

材料性能瓶頸

耐溫性不足：傳統金屬（如鎳基合金）在1200℃以上軟化。

氧化/腐蝕：高溫下材料與氣氛（O?、H?O、熔鹽）反應加速。

熱膨脹失配：多材料復合時熱膨脹系數差異導致開裂。

熱管理難題

隔熱效率低：高溫下熱輻射顯著，傳統隔熱材料失效。

冷卻需求高：需復雜冷卻系統（如氣膜冷卻）維持部件溫度。

經濟性與可靠性

成本高昂：高溫材料（如C/C復合材料、氧化鋯纖維）價格是普通材料的10倍以上。

壽命有限：高溫蠕變、疲勞導致部件壽命縮短（如航空發動機葉片壽命僅數千小時）。