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鈮鉿合金(niobium hafnium alloys)
以鈮為基加入一定量的鉿和其他元素形成的鈮合金。在二元相圖上，鈮和β-Hf形成置換固溶體。鉿是一種活性元素，與鈮中的氧和碳化合生成HfO2和HfC化合物，起彌散強(qiáng)化作用，同時(shí)降低間隙元素的有害影響，改善鈮合金的焊接性和涂層性能。鈮鉿合金是航天工程和技術(shù)中應(yīng)用量最多的一種鈮合金。1965年，美國(guó)研制成功Nb-10Hf-1Ti合金，并于1969年用于阿波羅載人登月艙下降級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管延伸段。1975年，中國(guó)研制成功NbHf10Ti1Zr0．7鈮合金。
鈮鉿合金按強(qiáng)化方式分為兩類：固溶強(qiáng)化合金和固溶強(qiáng)化與彌散強(qiáng)化相結(jié)合的合金。
性質(zhì) 鈮鉿合金具有良好的力學(xué)性能、焊接性(表1、表2)。
表1 典型鈮鉿合金的力學(xué)性能
| 合金 | 試驗(yàn)溫度／℃ | 抗拉強(qiáng)度／MPa | 屈服強(qiáng)度／MPa | 伸長(zhǎng)率／％ | 相當(dāng)國(guó)外牌號(hào) |
Nb-10Hf-1Ti | 室溫 1093 1371 1482 1649 | 416．5 186．2 89．2 63．7 34．3 | 288 137．2 72 58．8 19．7 | 25 45 >70 >70 >70 | C-103 |
Nb-28Hf-15W- 4Ta-2Zr-0．1C | 室溫 1800 | 884．9 693．7 | 836．9 528．2 | 33 —— | WC3015 |
表2 Nb-10Hf-1Ti合金的焊接性
| 試驗(yàn)溫度／℃ | 鎢極氬氣保護(hù)焊 | 電子束焊 |
| - | 抗拉強(qiáng)度／MPa伸長(zhǎng)率／％彎曲角／(。) | 抗拉強(qiáng)度／MPa伸長(zhǎng)率／％彎曲角／(。) |
室溫 1200 1600 | 4162672～180 16810 5525 | 46528>94 16842．4 29．4132．5 |
制備方法 及加工工藝包括錠坯制備及塑性加工、焊接、熱處理和涂層。
錠坯制備及塑性加工鈮鉿合金通常采用電子束熔煉和真空白耗電弧熔煉相結(jié)合的亢法制備錠坯，然后在1200℃以上的溫度下進(jìn)行擠壓或鍛造開坯，于500℃以下的溫度下進(jìn)行軋制和拉拔等加工，可制成板、帶、棒、線和鍛件等產(chǎn)品。
焊接 鈮鉿合金有良好的焊接性，通常采用鎢極氬氣保護(hù)焊接和電子束熔焊方法實(shí)現(xiàn)母體金屬的連接，也可用這兩種焊接方法完成鈮鉿合金跟鈦和鈦合金的焊接。焊縫的質(zhì)量跟氬氣純度和真空度有關(guān)，通常氬氣的純度愈高，殘余大氣壓力愈低，則焊縫質(zhì)量愈好。
熱處理一般采用真空或惰性氣體保護(hù)的退火處理和固溶時(shí)效處理。
涂層通常采用Cr-Ti-Si和Cr-Fe-Si系抗氧化涂層。加涂這兩種涂層的鈮鉿合金在1371℃的空氣中的抗氧化壽命在150h以上。
用途 主要用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)輻射冷卻噴管延伸段和推力室身部、空間發(fā)電系統(tǒng)熔融鈉及鈉鉀合金壓力管和渦輪泵、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)高溫結(jié)構(gòu)部件等。
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