高温合金加入与基体金属原子尺寸不同的元素(铬、钨、钼等)引起基体金属点阵的畸变,加入能降低合金基体堆垛层错能的元素(如钴)和加入能减缓基体元素扩散速率的元素(钨、钼等),以强化基体。
在高温下,合金的晶界是薄弱环节,加入微量的硼、锆和稀土元素可改善晶界强度。这是因为稀土元素能净化晶界,硼、锆原子能填充晶界空位,降低蠕变过程中晶界扩散速率,抑制晶界碳化物的集聚和促进晶界第二相球化。
另外,铸造合金中加适量的铪,也能改善晶界的强度和塑性。还可通过热处理在晶界形成链状分布的碳化物或造成弯曲晶界,提高塑性和强度。通过粉末冶金方法,在合金中加入高温下仍保持稳定的细小氧化物,呈弥散分布状态,从而获得显着的强化效应。通常加入的氧化物有ThO2和Y2O3等。这些氧化物是通过阻碍位错运动和稳定位错亚结构等因素而使合金得到强化的。