鈮合金
正文
以鈮為基加入其他元素組成的合金。鈮屬難熔金屬，熔點為2467℃，在1093～1427℃溫度範圍內比強度高。同鎢合金和鉬合金相比，鈮合金塑性好，加工和焊接性能優良，因而能製成薄板和外形複雜的零件，可用作航天和航空工業的熱防護和結構材料。鈮和鈮合金抗熔融鹼金屬腐蝕性能好,原子的熱中子吸收截面小(1.1靶恩)，對核燃料相容性好，可用作原子能反應堆材料。鈮鈦合金（如Nb-50Ti）、Nb3Sn化合物等具有優良的超導性能，是實用的超導材料。鈮鈦系和鈮鋯系某些合金具有恆彈性能好和無鐵磁、耐蝕等綜合性能，可製作特殊用途的彈性元件。鈮和某些鈮合金在大多數化學介質中具有優良的耐蝕性能，成本較鉭便宜，可用作化工、紡織等部門的耐蝕零件。20世紀50年代中期到60年代初主要發展具有優異抗氧化性能的和具有高強度的兩類鈮合金。以後開始發展加工和焊接性能好的中強度鈮合金，並加強了鈮合金抗氧化保護塗層的研究。中國於1958年開始鈮的生產工藝研究，1963年開始鈮的工業生產，已生產低強、中強等多種牌號的鈮合金。
性能 鈮合金在低溫下（-196℃）仍有較好的塑性。同鉬和鎢相比，鈮的合金元素種類多，加入量高。工業規模生產的鈮合金有十餘種。作為結構材料的鈮合金主要分三類：高強合金(如Nb-30W-1Zr、Nb-17W-4Hf-0.1C、Nb-20Ta-15W-5Mo-1.5Zr-0.1C)、中強合金及低強高塑性合金。
鈮合金鈮的高溫抗氧化性能很差,在600℃左右就開始迅速氧化。雖然發展出像 WC-3015（Nb-15W-4Ta-28Hf-2Zr-0.1C）這樣的具有一定抗氧化性能的高強鈮合金，然而遠不能滿足實際要求，仍需依靠高溫抗氧化塗層來保護。保護鈮合金效果較好的是Si-Cr-Fe系、Cr-Ti-Si系和Al-Cr-Si系塗層。
制錠 可採用粉末冶金和真空熔煉兩種工藝方法。與熔煉法相比，粉末冶金法成本高、提純效果差，一般已很少採用。熔煉法可獲得純度高、成分和性能均勻的錠坯。製取純鈮錠常用電子束熔煉法。鈮合金錠坯的製取一般採用電子束-自耗電弧爐雙聯熔煉工藝,即採用氫化-脫氫的鈮粉與合金元素粉混合後製成電極,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 可採用擠壓、鍛造、軋制等方法製取棒材、板材、帶材、箔材、管材、絲材和異型材。間隙元素含量低的純鈮，可在室溫下進行鍛造開坯後再經塑性加工成製品。強度較高的鈮合金則必須在高於1000℃的溫度下進行熱開坯後再進行成品塑性加工。
熔煉法製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髮生反應。合金氧化後，不僅表面生成疏鬆的氧化皮，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採取金屬包套、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，使工件表面生成緻密的氧化膜並使用潤滑劑。
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。對間隙元素污染不那么敏感的 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 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，有些合金還採用均勻化退火、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。
切削加工 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，應採用低速切削並使用冷卻液冷卻。
