鈮合金制備方法及加工工藝

鈮合金制備方法包括錠坯制備、塑性加工、切削、焊接、熱處理和塗層。

錠坯制備 主要有粉末冶金法和熔煉法。
粉末冶金法適用於小型鈮制品和後加工用的錠坯的制備。
真空電子束熔煉、真空白耗電弧熔煉以及這兩種熔煉方法相結合，是制備鈮和鈮合金錠坯的主要方法。
電子束熔煉用於鈮和鈮合金的提純和制備小直徑的錠坯。
自耗電弧熔煉可制備大尺寸和合金成分更均勻的錠坯。
采用電子束懸浮區域熔煉，可制備高純鈮和鈮單晶錠坯。

與熔煉法相比，粉末冶金法成本高、提純效果差，一般已很少采用。
熔煉法可獲得純度高、成分和性能均勻的錠坯。
制取純鈮錠常用電子束熔煉法。
鈮合金錠坯的制取一般采用電子束-自耗電弧爐雙聯熔煉工藝，即采用氫化-脫氫的鈮粉與合金元素粉混合後制成電極，在電子束爐中熔煉進行提純，分析合金元素含量並進行調整，再經真空自耗電弧爐熔煉成成分均勻的鑄錠。
易揮發的合金元素(如鈦、釩、鋁、鉻等)宜在自耗電弧熔煉時添加。

塑性加工 純鈮錠坯可在室溫～500℃ 範圍內鍛打、擠壓、軋制和拉拔等加工。鈮合金的強度高，故一般都要在1200℃ 以上進行擠壓和鍛造等初加工，然後在500℃ 以下進行擠壓、鍛造、軋制等方法制取棒材、板材、帶材、箔材、管材、絲材和異型材等產品。
熔煉法制取的鈮合金錠晶粒粗大，需通過擠壓使之破碎後才能進行成品加工。
為充分破碎粗大的鑄態晶粒，擠壓比一般不小於4。
高溫下間隙元素氧、氮和氫,特別是氧極易和鈮合金發生反應。
合金氧化後，不僅表面生成疏松的氧化皮，而且氧能滲入合金基體內形成堅硬的滲透層，使塑性加工發生困難。
因此，鈮合金在擠壓開坯以及其他熱加工過程中必須采取金屬包套、塗層或惰性氣體保護加熱等措施。
鈮合金特別是純鈮在拉伸過程中易與模具粘結，因此須先進行陽極氧化處理，使工件表面生成致密的氧化膜並使用潤滑劑。

切削 鈮和鈮合金切削時容易磨損和粘結刀具，故切削時宜用油水乳化液、四氯化碳等有機溶劑冷卻和潤滑，同時保持刀尖的鋒利。
鈮及某些鈮合金在切削加工時，工件很容易與刀具粘結並產生表面氧化，應采用低速切削並使用冷卻液冷卻。

焊接 可用真空電子束焊和惰性氣體保護鎢極弧焊接，亦可用釺焊方法同鈦和鈦合金焊接。
和鎢、鉬合金相比，鈮合金特別是低強和中強鈮合金具有優異的焊接性能。
常用的焊接方法有電子束焊和鎢電極惰性氣體保護焊。
對間隙元素汙染不那麼敏感的 Nb-10Hf-0.7Zr-1Ti等合金，可在焊箱外用惰性氣體進行保護焊接。
鈮合金焊件往往要進行退火以消除應力，提高焊件的塑性。

熱處理 主要有退火和固溶時效兩種熱處理。
為防止大氣汙染，熱處理須在真空或高純惰性氣體保護下進行。
鈮合金的熱處理應在10-4～10-5托真空下進行。熱處理主要是再結晶和消除應力退火，有些合金還采用均勻化退火、固溶和時效處理。
熱處理前必須對工件表面進行嚴格清理，以保證工件質量。

塗層 在高溫氧化環境中使用時，須加抗氧化塗層。

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