高温应用（High-Temperature Applications）是指材料、设备或工艺需要在远高于常温（通常≥1000℃）的环境下长期稳定运行的场景。此类应用对材料的耐温性、抗氧化性、热稳定性及机械性能提出严苛要求，广泛应用于能源、航空航天、冶金、化工、电子等战略领域。以下从定义、核心挑战、典型领域及发展趋势四方面系统解析：

一、高温应用的定义与特征

温度范围

中高温：800-1200℃（如陶瓷烧结、工业窑炉）。

高温：1200-1600℃（如燃气轮机热端部件、单晶硅生长）。

超高温：>1600℃（如核聚变第一壁、航空航天热防护）。

核心特征

热负荷：材料需承受高温辐射、对流及热应力。

环境复杂：可能伴随氧化、腐蚀、冲刷或中子辐射。

性能衰减敏感：微小材料变化可能导致设备失效。

二、高温应用的核心挑战

材料性能瓶颈

耐温性不足：传统金属（如镍基合金）在1200℃以上软化。

氧化/腐蚀：高温下材料与气氛（O₂、H₂O、熔盐）反应加速。

热膨胀失配：多材料复合时热膨胀系数差异导致开裂。

热管理难题

隔热效率低：高温下热辐射显著，传统隔热材料失效。

冷却需求高：需复杂冷却系统（如气膜冷却）维持部件温度。

经济性与可靠性

成本高昂：高温材料（如C/C复合材料、氧化锆纤维）价格是普通材料的10倍以上。

寿命有限：高温蠕变、疲劳导致部件寿命缩短（如航空发动机叶片寿命仅数千小时）。