铸造高温合金(cast super alloy)是以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。铸造高温合金是合金原材料经过精炼后形成成分精确的母合金，然后再通过真空重熔浇铸成型的一种高温合金。相对高温合金，使用温度和强度更高，合金化程度也更高，用量少而精，主要用于制备形状复杂的产品。铸造高温合金按照凝固结晶组织不同，还可以分为等轴晶铸造高温金、定向凝固柱晶高温合金和单晶高温合金，其使用性能和制备难度依次提高。
等轴晶铸造高温合金指用传统的熔模铸造方法制备铸件的高温合金，其晶粒组织为等轴晶，具有制造成本低、中低温力学性能优异等点，被广泛应用于航空、航天等领域，可在-235~1050℃使用，常用于制作航空发动机扩压器和机匣等大型复杂结构件、整铸涡轮、向器、导向和涡轮叶片及航天火箭发动机涡轮泵等相关部件，结构复杂化、尺寸精确化和薄壁轻量化是其发展趋势。
K418合金是用量较大的铸造高温合金，已广泛应用于制作航空、地面和海上燃气轮机涡轮工作叶片、导向叶片和整铸涡轮，航天弹用发动机的整铸涡轮转子和导向器，以及柴油机和汽油机增压涡轮。K4169合金由变形高温合金GH4169发展而来，具有含、铁量高的显著特点，在很宽的中低温度范围(-253~650℃)具有较高的强度、塑性、优良的耐腐蚀性、耐辐射性以及良好的焊接性能。
定向凝固高温合金是通过定向凝固技术制备出晶界平行于主应力轴从而消除有害横向晶界的柱状晶高温合金(DS或DZ合金)。定向凝固工艺始于20世纪60年代中期，美国PW公司发明了这一工艺并用于生产镍基合金柱晶涡轮叶片，可提高叶片工作温度约50℃。我国定向凝固柱晶高温合金的研制始于20世纪70年代，目前已研制和生产了多种定向凝固柱晶合金，并在多种型号的发动机上使用。 定向空心无余量复杂型腔的涡轮叶片已在先进航空发动机上使用。按原有普通铸造合金成分，与定向凝固技术相结合而发展的合金，如DZ3、DZ5等，分别是在普通高温合金K403和K405合金基础上，采用定向凝固技术研制而成的定向凝固镍基铸造高温合金。DZ3合金与普通铸造合金K403比，750~850℃的拉伸塑性提高2~3倍，持久强度提高60~130MPa，热疲劳寿命提高近100倍。
在使用过程中发现问题后调整成分研制而成的合金，如DZ4合金，是在DZ3用于薄壁叶片在铸造过程中暴露出较严重热裂倾向后，根据合金化原理和凝固理论，综合考虑合金强度、可铸性、组织稳定性、抗腐蚀性等因素，重新研制的合金。DZ22、DZ002、DZ125、DZ17G等合金是仿制合金，其中DZ22合金化学成分和力学性能水平与美国广泛应用于先进航空发动机的高强度定向合金PWA1422大致相当，该合金已经投入批量生产。
DZ125合金是仿美国第一代定向凝固高温合金DSRen125合金，是当前性能水平最高的定向凝固高温合金之一，合金具有良好中、高温综合性能、优异的热疲劳性能。DZ6合金是我国新研制的第二代定向凝固高温合金，其拉伸性能、持久性能达国外第一代单晶和第二代定向合金性能水平，合金有良好铸造性能，可用于制造不同尺寸的定向空心涡轮叶片。
单晶高温合金是采用定向凝固和选晶(籽晶)技术制造的具有单一柱状晶组织的铸造高温合金，柱晶和单晶高温合金的生产难度大，但可有效提升发动机叶片的服役性能。单晶叶片配合有效的防护涂层，可使航空发动机推重比达到10。目前先进发动机涡轮叶片均采用单晶高温合金。
我国也研制成功一系列单晶高温合金，并获得实际应用。其中，北京航空材料研究院于20世纪80年代研制成功我国第一个用于航空发动机的DD3单晶高温合金，该合金具有国外第一代单晶高温合金的性能水平。随后，钢铁研究总院研制的DD402单晶叶片在某航空发动机上得到了挂片试飞考核。中国科学院金属研究所研制了我国第一个抗腐蚀单晶高温合金DD8，用作舰艇发动机涡轮叶片材料。钢铁研究总院研制的DD407单晶叶片通过了某航空发动机的试车考核/飞行考核/设计定型技术鉴定。
另外，采用合金设计法与试验研究相结合研制的相当于国外第二代单晶合金水平的DD6合金，也取得了可喜进展，已被选用作为先进航空发动机的高压涡轮叶片材料。21世纪初，北京航空材料研究院研制了第三代单晶高温合金DD9与DD10，DD9合金的力学性能与国外第三代单晶高温合金CMSX-10和TMS-75的力学性能相当，并开始探索第四代单晶高温合金。
