作为镍基高温合金基体元素的镍在周期表中是28号元素，属VIIIA族，具有面心立方结构（FCC），从室温到高温没有同素异构转变。同时，由于Ni原子的第三电子壳层基本上被填满，它可以溶解比较多的合金元素进行合金化，而仍然保持γ奥氏体丰的稳定性。在所有高温合金中，Ni基高温合金应用最广泛，在当代先进航空发动机中用材总重量的50%以上使用了镍基合金。
    在铁基高温合金中，为了稳定奥氏体，通常用25%～50%的Ni进行合金化，以使铁素体基体转变成稳定的奥氏体基体。由于面心立方晶格奥氏体的高温强度比体心立方晶格铁素体要好得多，所以几乎所有高温合金的基体都是奥氏体。然而，Fe基奥氏体的稳定性不如镍基奥氏体，因而不能加入太多的固溶强化元素和沉淀强化元素。
    铁基高温合金GH2761的成分研究表明，Ni含量从40%提高到50%，对提高合金的高温抗张强度和屈服强度有利，对持久性能的改善十分明显。但Ni含量高于45%后，有η-Ni3Ti相析出，同时，对塑性和韧性并无明显改善。而且长期时效结果表明，Ni含量为45%左右塑性最佳。所以GH2761合金Ni含量的成分范围为42%～45%。作者等研制的铁基高温合金GH2135的Ni含量为33%～36%，GH2035A的Ni含量为35%～40%和GH2984的Ni含量为40%～42%。
    在钴基高温合金中，为了提高高温条件下面心立方钴基奥氏体的稳定性，通常加入高达20%的镍，以抑制它在较低温度下向密排六方晶体结构转变。同时镍还可以降低变形钴基合金的变形抗力，从而改善加工性能。对铸造钴基高温合金，Ni的加入量通常控制在10%以下，因为过高将引起持久性能降低。我国研制的铸造钴基合金K640S,其Ni含量为9.5%～11.5%，变形钴基高温合金GH6159、GH5188、GH5605和GH6783的Ni含量分别为20%～30%、20%～24%、9%～11%和26%～30%。
    因此，镍的重要作用是作为Ni基高温合金的基体元素。其次使铁基和钴基高温合金扩大奥氏体区域，形成稳定的奥氏体基本。此外，在镍基和铁基高温合金中，Ni还能与Al、Ti、Nb等元素形成γ＇沉淀强化相，对合金进行沉淀强化。