铌钨合金

niobium tungsten alloys

钨是铌的有效强化元素，但随着钨添加量的增加，合金的塑性一脆性转变温度将上升，晶粒也显著长大。因此，要得到高强度的铌钨合金，须适当地控制钨的添加量，同时还须适量加入细化晶粒、降低塑性一脆性转变温度的元素如锆和铪等。1961年，美国研制成功用于航天飞机蒙皮的Nb-10W-2.5Zr合金，以后又发展成为Nb-10W-1Zr-0.1C合金。70年代初，中国也研制成功NbWl0Zr2.5和NbWl0Zr1C0.1合金。

铌钨合金按强化方式可分为固溶强化合金以及固溶强化和弥散强化相结合的合金。

中国铌钨合金的力学性能和塑性一脆性转变温度如表1、表2所示。

中国典型铌钨合金的力学性能

典型铌钨合金的塑性-脆性转变温度(℃)

包括锭坯制备及塑性加工、焊接、热处理和涂层。

铌钨合金常采用粉末冶金法和熔炼法制备锭坯。粉末冶金法是将铌、钨和其他元素粉末经混料、压制和烧结制成预合金条，然后采用两次以上真空电子束熔炼或真空电弧熔炼或这两种熔炼方法相结合制备锭坯。电子束熔炼的目的在于去除预合金条中的杂质(如间隙元素、低熔点金属和非金属杂质)、控制合金成分和制备一定尺寸的锭坯。真空电弧熔炼的目的在于制备成分更均匀、晶粒较细、直径更大的锭坯。锭坯切削加工后，在1200℃以上温度进行挤压开坯和锻造，然后在500℃以下温度轧制、拉拔，可制备棒材、板材、带材、线材等产品。

铌钨合金一般采用惰性气体保护钨极焊和电子束焊工艺进行自身焊接，也可用钎焊方法同钛和钛合金焊接。焊接前，焊接金属必须用CCl4等有机溶剂清除油污和其他玷污痕迹，焊接操作时必须在高真空(真空度低于1.333×10Pa)或高纯惰性气体保护箱内进行。铌钨合金的焊接操作必须十分仔细，否则不易得到塑性良好的接缝。

常采用消除应力退火和再结晶退火以及高温固溶时效处理。

在高温氧化环境中使用时，必须加涂抗氧化涂层。常采用Cr-Ti-Si和Cr-Fe-Si系涂层，可得到较好的抗氧化性能。

铌钨合金具有较高温度下的强度和良好的室温塑性，用常规成形加工技术可制成各种加工材和零件。它主要用于航天飞机蒙皮、核反应堆工程、喷气发动机零件以及空间发电系统热辐射屏和导管等。

嫦娥三号相关配套设施部分采用铌钨合金及涂层材料，具体采用的量涉及军工机密未知。铌钨合金及涂层材料主要是应用于发射尾翼防护罩，用以防护发射时产生的高温等影响，但具体的用量是很小的。