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鈮錠

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高溫合金

世界上很大一部份鈮以純金屬態或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態,用于生產鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用于噴射引擎、燃氣渦輪發動機、火箭組件、渦輪增壓器和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結構中會形成γ''相態。這類合金一般含有最高6.5%的鈮。Inconel 718合金是其中一種含鈮鎳基合金,各元素含量分別為:鎳50%、鉻18.6%、鐵18.5%、鈮5%、鉬3.1%、鈦0.9%以及鋁0.4%。應用包括作為高端機體材料,如曾用于雙子座計劃。[3]
C-103是一種鈮合金,它含有89%的鈮、10%的鉿和1%的鈦,可用于液態火箭推進器噴管,例如阿波羅登月艙的主引擎。阿波羅服務艙則使用另一種鈮合金。由于鈮在400°C以上會開始氧化,所以為了防止它變得易碎,須在其表面涂上保護涂層。[3]

鈮基合金

C-103合金是1960年代初由華昌公司和波音公司共同研發的鈮合金。由于冷戰和太空競賽的緣故,杜邦、美國聯合碳化物、通用電氣等多個美國公司都在同時研發鈮基合金。鈮和氧容易反應,所以生產過程需在真空或惰性氣體環境下進行,這大大增加了成本和難度。真空電弧重熔(VAR)和電子束熔煉(EBM)是當時最先進的生產過程,促使了各種鈮合金的發展。1959年起,研究項目在測試了“C系”(可能取了舊名鈳“Columbium”的首字母)中共256種鈮合金后,終于制得了C-103。這些合金都可熔化成顆粒狀或片狀。華昌當時擁有從核級鋯合金提煉而成的鉿元素,并希望發展它的商業應用。C系中擁有所謂103成份比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模鍛性和高溫屬性之間有著最佳的平衡,因此華昌于1961年利用VAR和EBM方法生產了首批500磅C-103合金,應用于渦輪引擎部件和液態金屬換熱器。同期的其他鈮合金還有:芬斯蒂爾冶金公司的FS85(Nb-10W-28Ta-1Zr)、華昌和波音的Cb129Y(Nb-10W-10Hf-0.2Y)、聯合碳化物的Cb752(Nb-10W-2.5Zr)及蘇必利爾管道公司的Nb1Zr。


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