鈮及鈮合金的表面防護技術

陳海君 劉序英 葉祥 歐陽芬芬 程廣亮 劉康生 周雅

(南昌航空大學材料科學與工程學院，江西南昌 330063)

0 引言

20世紀50年代中期到60年代初，應生產需求，全球在鈮及鈮合金的研究方面，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。中國于1958年開始鈮的生產工藝研究，1963年利用鈮原料主要是燒綠石，鈮鐵礦開始鈮的工業化生產，已生產低強、中強等多種牌號的鈮合金。全球對鈮的需求自1993年以來不斷增長，平均每年增長率為9.7% 。隨著鈮及鈮合金在國民生產及航空領域的廣泛應用，鈮與現代人的生活已息息相關。鈮及其合金熔點高，耐蝕性好，鈮鉭合金被稱為最抗腐蝕的金屬材料。它不僅有良好的力學性能，而且物理及化學性質穩定。在航空領域中，鈮及鈮合金已成為航天與核工業中高溫結構件的重要候選材料之一，并有望在21世紀代替鎳基合金成為航空航天結構件材料。

1 鈮及鈮合金的分類及應用

1.1 鈮合金的分類

20世紀初，主要存在的鈮合金如表1所示。

表1 鈮合金的部分品種

另外，WC3009合金出現得更晚一些，這種合金被用于火槍筒和鉚釘材料，但沒有更具體的應用［1］。

鈮合金作為結構材料主要分三類∶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。

1.2 鈮及鈮合金的應用

1.2.1 高溫合金

鈮在高溫合金中應用始于20世紀30年代末，鈮在鎳與鎳鐵高溫合金中發揮了作用，高溫合金中加入鈮可提高高溫強度［2，3］。20世紀50年代后期鈮基合金已被確定為高溫材料，其中最重要的合金是C103(Nb－10Hf－1Ti－0.7Zr)，目前用在火箭推進器噴嘴，高溫用閥和渦輪發動機的推助翼。……