铌钛铝合金(niobium titanium aluminium alloys)

以铌为基加入一定量的钛和铝以及其他合金元素组成的铌合金。

分类 按用途可分为弹性合金和抗氧化合金。(1)弹性合金。前苏联研制的Nb-Ti-Al系弹性合金化学成分见表1。中国于20世纪70年代中期研制成功多种Nb-Ti-Al系弹性合金。该合金中的钛和铝能显著提高合金的弹性极限，Nb-Ti-Al合金经固溶和时效处理后从卢固溶体中析出具有共格性的细而弥散的(Nb、Ti)3Al强化相。钛和铝还能提高合金的热稳定性。钼、锆可进一步强化合金，并可改善其恒弹性能。铬、钇可提高合金的热稳定性。(2)抗氧化合金有Nb-40Ti-3～7Al-0．06～0．1C合金和Nb-23Ti-25Al-4Cr-5V合金。

合金制备 合金锭坯有两种，其制备方法不同。一种是弹性合金锭坯，采用真空自耗电弧熔炼制备，经高温锻造(挤压)或轧制开坯及固溶软化处理后，再压力加工成棒材、丝材、板材、带材和箔材等产品。合金热处理通常采用固溶处理和时效处理，处理需在真空或惰性气氛中进行。

另一种是抗氧化合金锭坯，采用粉末冶金、机械合金化、快速凝固等方法制备，然后用等温锻造等塑性加工方法制备合金锻件、板坯、棒坯等产品。在对这类产品进行热处理时，应严格控制片状金属间化合物的形状、尺寸和分布，以利获得最佳的力学性能和抗氧化性能。

特性及用途 Nb-Ti-Al系弹性合金具有如下特点：(1)无磁性：其磁化率为10-6数量级。(2)恒弹性：具有低的弹性模量温度系数，用其制作弹性敏感元件，显著提高仪表精度。(3)耐高温：Nb-38．5Ti一5．5Al合金在400℃长期使用仍保持其弹性，直到500℃仍有足够的抗应力松弛稳定性。(4)弹性模量低：Nb-38．5Ti一5．5Al合金室温弹性模量E为108GPa，比一般弹性合金低40％～50％，在相同的应力状态下，铌基合金弹性元件可以得到更大的弹性应变，相应提高了仪表的灵敏度。(5)储能比高。(6)在强侵蚀性介质中有优良的耐蚀性。(7)弹性滞后和弹性后效低。与其他弹性合金相比，铌基弹性合金具有最佳的综合性能，宜用作要求无磁、耐蚀、恒弹、高储能比以及高温下使用的高精度仪表弹性敏感元件。表2列出弹性合金的典型性能。

当铌中加入一定量的钛和铝时，则主要生成β-相和γ-相。合金中的γ-相，在1000～1400℃温度区间内，与空气中的氧反应可在合金表面生成一种由多种金属氧化物组成的致密氧化膜，保护合金基体不被进一步氧化。

合金Nb-40Ti-5Al-0．08C可在空气中和700～800℃长期使用；Nb-23Ti-25Al-4Cr-5V合金在1400℃能够生成复合型金属氧化物保护膜。Nb-Ti-Al系抗氧化合金最有希望取代钴基和镍基超合金，成为在1100～1400℃温度范围内使用的高温结构材料