铌合金介绍及重要应用

铌合金是以铌为基加入其他元素组成的合金。铌属难熔金属，熔点为2467℃，在1093～1427℃温度范围内比强度高。同钨合金和钼合金相比，铌合金塑性好，加工和焊接性能优良，因而能制成薄板和外形复杂的零件，可用作航天和航空工业的热防护和结构材料。

商业化的铌合金在强度和超延展性方面较差，70%的铌合金在退火之前都有必要进行冷加工。结果很容易制造出复杂结构且密度较低的铌合金。通常人们更喜欢用铌合金而不喜欢其它难熔金属如钼、钽、钨。在二十世纪六十年代，开发了许多高温铌合金，主要是用于核武器和航天的需求；然而，更进一步的发展自二十世纪七十年代早期受到限制。如今，铌合金也应用于智能人体设备。运输卫星和大范围的高温元件上，然而，由于它们在高温中对氧化和长时间运行的敏锐性，应用这些合金在其它应用中将有更广泛的使用。

尽管这几种元素提高了合金的强度和硬度、韧性、敏感度及织构均等于或优于纯铌，但在大多情况下，用钽、钛、钒合金化铌要迅速并且形成过程复杂。所有其它合金元素都会在很大程度上降低韧性、敏感度及织构。一般，铌合金比其它相反的金属（如 Zr、Ti）更能容忍拾取杂质，由于这些杂质可极大地减小伸张度，主要是颗粒边缘。例如，掺入铜后，这些合金的机械性能明显变差。

为了提高在高温下抗氧化性，铌合金用特殊工艺广泛包裹，例如用硅，大多铌合金是用适当的添加元素通过电子束、等离子和真空弧光熔炼制得。对于大锭，要求用两次熔练生产成合适的有适当成份的锭。如今，大多普通合金添加剂为钛、锌、钨、钽和铪，在熔炼过程中，它们都能稳定进入其中。

另外一种有前途的铌合金生产方法是从熔盐中电积，如从 Kel－KF－K2ZrF6－K2NbF7系中沉积。

铌基合金也可用粉末冶金的方法制备。好几种方法都可用于制备铌合金粉末，包括气－雾化法，煅淬、机械熔合、高温扩散或氢化物脱氢工艺。然而，使用这些方法时，氧化作用、杂质引入都很难避免，并且费用昂贵。

铌基合金最重要的应用是：

（一）准确支持钠蒸汽灯的原子数（Nb－1Zr）

（二）作为 MRI（磁共振成像)，NMR（核磁共振），SMES（超导磁能贮存器）SQVID（超导体量子能装置），离子加速器的超导体（如Nb－50Ti，Nb2Sn）

（三）航天应用中的火箭助推器及喷口（如 Nb－10Hf－1Ti）

（四）核工业中的结构材料（如Nb－40Ta）

其它化合物象Nb3Al，作为 A－15超导体的候选材料正在引起人们的兴趣，显示出比Nb－Ti合金更高的转变温度，并能经受更高的电子领域。另外，由于它们的高熔点和超强度，这些合金更期望被用于高温结构材料中。

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