含铌高温材料的研究进展

高温超导材料的研究进展前沿科研论文解读超导材料是一类在极低温下表现出电阻为零的特殊材料。

长期以来，科学家们一直在寻找一种能够在高温下实现超导的材料。

这是因为高温超导材料具有适用范围广、成本低廉等优势。

最近，一篇名为《高温超导材料的研究进展》的科研论文在该领域引起了广泛关注。

本文将对这篇论文进行解读，侧重探讨其中的新发现和前沿科研进展。

首先，该论文介绍了高温超导材料的背景和现状。

在这个部分，论文指出了传统超导材料的局限性，如低温要求和高昂的制冷成本。

这推动了科学家们积极寻找新型的高温超导材料。

随后，论文详细解读了一些在这一领域取得的重要突破。

其次，论文重点介绍了一种新型高温超导材料的研究成果。

该材料基于铜氧化物，并通过掺入其他元素来改变其结构和性能。

通过实验和理论计算，研究团队发现这种材料在高温下能够表现出超导的特性，并成功阐释了其超导机制。

这一发现为高温超导技术的应用提供了新的方向。

进一步，论文对其他几个具有潜力的高温超导材料进行了解读。

其中，一种基于铁的超导材料被认为具有较高的超导转变温度和较好的电流传输性能。

论文详细介绍了这种材料的结构特点和关键性质，并对其制备方法进行了讨论。

此外，还介绍了一种基于镁的高温超导材料和一种基于二硫化钴的高温超导材料。

这些材料的研究成果使得高温超导技术的应用领域更加广泛。

在论文的后半部分，作者讨论了高温超导材料的应用前景。

他们认为高温超导技术将在电力输送、磁共振成像和能源存储等领域得到广泛应用。

尤其是在电力输送方面，高温超导材料的使用可以显著减少输电损耗，提高电网可靠性。

总的来说，这篇科研论文对高温超导材料的研究进展进行了详尽解读。

通过介绍了一种基于铜氧化物的高温超导材料以及其他几种有潜力的候选材料，论文彰显了高温超导技术的巨大潜力和应用前景。

科学家们对高温超导材料的研究努力不断推动着这一领域的发展，相信在不久的将来，高温超导技术将得到更加广泛的应用。

航空航天用高温铌合金的研究进展本文概述了航空航天用高温铌合金的研究现状，分别从合金的强化、制备加工以及抗氧化防护方面做了详细介绍，并对高温铌合金今后的研究方向做出了展望。

标签：高温铌合金；强化；制备；抗氧化涂层1 引言金属铌，作为难熔金属中密度较小的金属，具有高熔点、较高的高温强度（在1093～1427℃范围的比强度最高）、良好的室温加工性能、焊接性和耐蚀性、无放射性等特点，使得其合金能制成薄板和外形复杂的零件，用作航天和航空工业的热防护和结构材料[1]。

自20世纪60年代以来，高温铌合金的研制已经有了长足的发展，并且展示了其相比镍基合金在高温领域的优越性，常见的如广泛应用于发动机辐射冷却喷管延伸段的C-103（Nb-10Hf-1Ti-0.7Zr）合金，用于高超音速飞机蒙皮与翼前缘的Nb-752（Nb-10W-2.5Zr）合金以及航天飞机轨道级机动系统喷管采用的FS-85（Nb-28Ta-10W-1Zr）合金[2]。

作为航空航天使用的重要原材料之一，高温铌合金的合金制备、塑性加工及高温抗氧化涂层一直是近些年来的研究热点[3～5]。

2 铌合金的强化方式与大多数金属类似，合金化也是铌合金的主要强化方法，主要强化路径为固溶强化、沉淀强化及弥散强化[6，7]。

目前，铌合金中的强化元素包含难熔金属W、Mo、Ta、Ti、Zr、Hf等，这些元素可以对铌起到固溶强化的作用，其他元素如C、N、O也以其他方式对铌起到强化作用。

作为活性金属元素，Ti、Zr、Hf不仅可以改善合金的抗氧化性、抗熔融碱金属腐蚀性能，还可与间隙元素构成其他强化方式，如Nb-22W-2Hf-C合金中的Hf和C可形成HfC起到沉淀强化作用，Nb-1Zr合金中的ZrO2起到弥散强化作用。

添加适当的W和Mo可以提高合金的高温强度和室温强度，改善材料的抗蠕变性能，比如近些年研制的NbW5-1（Nb-5W-2Mo-1Zr-0.1C）和NbW5-2（Nb-5W-2Mo-1.7Zr）合金。

铌基合金抗高温氧化研究进展1赵陆翔，郭喜平（西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072）摘 要：铌基合金由于其高熔点、低密度和优良的综合机械性能而可能成为替代镍基单晶高温合金的首选材料，但抗高温氧化性能差是制约其应用的关键问题。

本文从合金化、晶粒细化和高温涂层三个方面综述了铌基合金抗高温氧化的防护，并分析了研究中面临的问题。

关键词：铌基合金 高温氧化 合金化 晶粒细化 高温涂层0 前言高温合金是航空航天与核工业中制造高温结构件的重要材料。

从50年代起，高温合金的发展就侧重于镍基高温合金，目前应用的镍基单晶高温合金由于受其自身熔点（1400℃左右）的限制，连续使用温度上限仅为1100℃。

随着工业建设和科学技术的飞速发展，迫切需要在1093℃-1370℃温度范围内使用的金属材料。

因此，研制替代镍基单晶高温合金的超高温结构材料势在必行[1]。

铌属VB族难熔金属，熔点2468℃，为bcc结构，其热膨胀系数为7.2×10-6/℃。

密度与钢相似，强度能保持到1649.9℃，并能承受一定的机械变形。

铌在腐蚀介质中极为稳定，热中子俘获截面小，导热性能好，塑-脆转变温度低（-160℃）。

纯金属铌对许多强化元素如Mo, W, V, Ta等都具有很高的固溶度[1-4]。

基于其本身优越的物理及化学特性，铌基合金而可能成为替代镍基单晶高温合金的首选材料。

但是，铌合金的抗氧化性能较差，纯金属铌甚至在600℃就发生“pest”氧化现象[5]。

其氧化属于具有明显氧化物层裂纹的体系，随着氧化层的增厚，氧化物与金属界面上产生的内应力会使氧化层开裂，随后发生灾难性氧化[6]。

因此，改进铌及铌合金的高温抗氧化性能具有重要意义。

1 合金化提高铌基合金抗高温氧化性能在已发表的文献中，认为能够提高铌基合金高温抗氧化性的元素有Si, Cr, Al, Ti, Hf, V,和Zr及各种稀土元素，其中Si, Cr, Al, Ti和Hf是提高铌基合金高温抗氧化性极其重要的元素。

铌在我国高温合金中应用我国高温合金仿制和研制成功的有100多种，1982年列入高温合金手册的有84个牌号，1989年纳入航空材料手册的有73个牌号，其中60多个合金牌号已进入批量生产，并具有年生产10000吨高温合金的设备能力。

现以航空发动机的热端部件燃烧室﹑涡轮盘和涡轮叶片说明我国高温合金体系中含铌钢的形成、发展和应用状况。

1、含铌铸造高温合金和国际发展趋势一样，我国在继应用多晶铸造高温合金后，又发展了一系列定向和单晶铸造高温合金含铌合金如表1。

DZ22和DZ38G等一系列合金，达到使用温度1000摄氏度的高水平，特别是不含铪的DZ4合金已经投入批量生产。

第一代的单晶合金DD3在90年代研制成功，可以达到1020℃的高温并且开始应用。

目前也正在进一步开展第二代﹑第三代单晶合金的研制表2。

2、铌铁基高温合金单一或组合加入钨﹑钼﹑铌进行固溶强化。

以固溶强化为主的铁基高温合金列于表3。

主要成分为Fe-Ni-Cr的奥氏体基体，可以溶解较多的固溶强化元素W ﹑Mo和Nb,也可溶解一定量的沉淀强化元素Al和Ti,使基体γ获得满意的强度和耐蚀性。

其它相均在γ基体上形成，通过对基体的作用表现出对合金性能的影响。

各相之间的相互作用也必须通过γ基体才能实现。

3、铌镍基高温合金下面仅着重介绍几个具有代表性的独创镍基高温合金。

表4。

经过7﹑8年艰苦的工作，1964年，511合金在WP-7发动机上作为一级工作叶片通过100小时试车，1965年通过部级鉴定，最终研制成功，正式命名为GH51合金。

其成分为：C0.06/0.11，Cr9.5/11.5，Ni基，Co15/16.5， W6.0/7.5，Mo2.5/3.1，Al5.7/6.2，Nb1.95/2.35，B0.012/0.02，Ce0.02，Zr0.03/0.05。

950摄氏度，100小时持久强度达19-20kg/mm2，1000℃，100小时持久强度达11kg/mm2。

特殊钢SPECIAL STEEL 第42卷第1期・66・2021年2月Vol. 42. No. 1February 2021锭含量及铸锭加热温度对HRB400螺纹钢组织性能的影响周云杨晓伟陈焕德张宇(江苏省(沙钢)钢铁研究院,张家港215625)摘要利用Gleeble 热模拟仪、高温激光共聚焦显微镜、透射电子显微镜研究了饥含量(0.011% -0.055%)及加热温度(1 100 ~ 1 250 ■€ )对HRB400钢20 mm 板组织和性能的影响。

结果表明，1 180 °C 加热1 h 时20 mm 钢板中随锭含量增加，铁素体比例减少，贝氏体比例增加，屈服强度升高;規含量0.024%时,组织中铁素体比例50.8%、珠光体比例39.0%,贝氏体比例10.2%,屈服强度426 MPa,抗拉强度685 MPa,伸长率24.0%,断面收缩率61.3 %0锭析出物尺寸随加热温度升高逐渐细化，数量逐渐增多;1 180七加热时锭含量析出物尺寸7-88 nm,呈弥散分布。

关键词锭微合金化HRB400钢加热温度珠光体贝氏体Effect of Niobium Content and Ingot Heating Temperature on Microstructure and Property of HRB400 Steel RebarZhou Yun , Yang Xiaowei , Chen Huande and Zhang Yu(Institute of Research of Iron and Steel (IRIS) of Shasteel ‘Jiangsu Province ,Zhangjiagang 215625)Abstract The effects of niobium content (0. 011% ~0. 055% ) and heating temperature ( 1 100 - 1 250 七)on mi ­crostructure and properties of HRB400 steel rebar 20 mm plat are studied by thermal simulator Gleeble , high temperature la ­ser con-focal microscope and transmission electron microscope. In 20 mm plate with heating at 1 180 °C for 1 h , with in ­creasing content of niobium addition , the bainite content in steel increases to inhibit ferrite transformation , leads to increas ­ing yield strength. Addition of 0. 024% niobium , the microstructure has 50. 8% ferrite ,39. 0% perlite and 10. 2% bainite , which corresponds to yield strength of 426 MPa, tensile strength of 685 MPa, elongation of 24. 0% and reduction of area 61.3% . The size of niobium precipitates gradually refine with the increasing of heating temperature , the number is gradually increasing , and the disperse distributed niobium-containing precipitates with a size range of7 ~ 88 nm can be produced at a heating temperature of 1 180 乞.Material Index Nb-Microalloying , HRB400 Steel , Heating Temperature , Perlite , Bainite采用微合金化的技术路线生产的钢筋性能稳定、 节能环保，在工程应用上具有明显优势。

高温超导材料的研究进展及其应用前景超导材料是一种特殊的材料，其表现出的超导现象可以带来许多重要的应用。

其中，高温超导材料更是备受关注，因为它们可以在相对较高的温度下实现超导。

随着研究的深入，高温超导材料的制备和性能也得到了不断地改善和提高。

本文将探讨高温超导材料的研究进展、应用前景以及面临的挑战。

一、高温超导材料的概述高温超导材料最早是在1986年由铜基氧化物超导材料La2-xSrxCuO4发现的。

这种材料的临界温度超过了30K，远高于铝和铅等传统超导材料的临界温度。

后来，人们又发现了YBa2Cu3O7等系列材料，这些材料的临界温度甚至可以达到100K以上。

这种高温超导材料的出现，给超导材料的研究和应用带来了前所未有的机遇和挑战。

二、高温超导材料的制备技术高温超导材料的制备技术是一个至关重要的研究领域。

目前，主要的制备方法包括固相反应法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法、蒸发沉积法、激光熔覆法等。

其中，固相反应法是最为常用的方法，它可以通过高温下的反应来制备高质量的超导材料。

但这种方法的制备工艺较为复杂，需要准确控制反应条件，同时也存在着产品成本较高的问题。

而溶胶-凝胶法则可以在室温下制备高品质的超导材料。

这种方法的优点是成本较低，制备过程简单，但其需要进行繁琐的热处理工艺以消除残留的有机物和水分。

三、高温超导材料的应用前景高温超导材料的应用前景广阔，涉及到电力传输、磁悬浮、电子计算机等领域。

其中，最重要的应用领域之一是电力传输。

传统的电力输送将会有一定的能耗损失，而基于高温超导材料制造的输电线路，则可以实现零损耗传输，极大地提高了能源的利用效率。

此外，高温超导材料还可以在磁悬浮技术中发挥重要的作用。

由于其独特的磁性能，高温超导材料可以用于制造磁浮列车和磁悬浮飞行器等交通工具，极大地提高了交通的速度和效率。

此外，在电子计算机的领域，高温超导材料也可以被用于制造高性能的超导线圈和磁存储器等组件，为计算机的性能提供了更多的可能。

铌研究报告铌是一种重要的过渡金属元素，它具有许多重要的应用领域。

本文将对铌的物理化学性质、生产、应用和市场前景进行分析和评价。

物理化学性质铌是一种贵金属，它的密度为8.57 g/cm³，熔点为2477℃，沸点为4744℃。

它具有良好的耐腐蚀性和焊接性，也是一种高温超导材料。

另外，铌在高温和高压下表现出良好的机械强度和硬度。

生产铌可以通过多种方式生产。

其中最常见的方法是将铌矿加工成氧化铌（Nb2O5），然后通过还原反应得到铌粉末。

铌也可以通过电弧熔炼、物理气相沉积和等离子体喷涂等方法进行生产。

应用铌在许多领域都有广泛的应用。

其中，铌的最大应用领域是钢铁冶金。

铌可以在高温下有效地防止钢材晶体的生长以及晶粒驱动力效应的发生。

因此，铌被广泛用于生产高强度的钢材。

铌也被用作生产超导材料的原料。

铌超导线在MRI、磁悬浮列车等领域中有着广泛的应用。

此外，铌也被用作电容器的电极和反应器的催化剂等。

市场前景由于铌在钢铁冶金、半导体和高温超导等领域中的应用，其市场前景非常广阔。

据报道，铌的需求量除过去几年出现波动外，近几年一直在稳步增长。

根据一些市场机构的预测，铌的需求量将继续增长，特别是在钢铁冶金领域中的应用需求量将大幅增加。

因此，铌的价格很可能会持续上涨，市场前景十分广阔。

结论由于其物理性质和应用前景的优势，铌是一种非常重要的元素。

不仅在钢铁冶金、半导体和高温超导等领域中有广泛的应用，而且需求量趋势增长，市场前景广阔。

因此，铌的生产和应用将在未来几年继续受到关注和推动。

铌合金及高温应用John HebdaWah Chang, An Allegheny Technologies Company1600 Old Salem Road, NE，Albany, OR 97321-4548, U.S.A.摘要：随着苏联人造地球卫星Sputnik号在1957的成功发射，在美国一个仅次于曼哈顿计划的科学研究发展计划开始逐步升温。

铌（当时被认为是钶），在不到20年的时间里，从实验室里被挖掘出来而成为了一个成熟的合金族，其可利用的量也从几磅增加到数吨，同时在全球范围内得到使用。

其它技术的发展，特别是电子束熔炼和真空系统的发展，为铌材料的成功应用铺平了道路。

然而，一旦政府为这个计划提供了资金，铌合金必须找到适合其性能且具有经济性的应用环境。

铌及其合金不是稀有和价格高昂的，而是易于在商业上得到应用的。

合金的种类是多种多样的，但是从经济学而不是冶金学角度来说，其多样性受到很大程度的限制。

今天，高温铌合金主要用于不同形式的火箭推进器。

尽管做了相当多着重于解决抗氧化问题方面的研究，但是铌合金的氧化问题迄今未能得到较好的解决。

涂层技术成为它的重要研究领域，并直接关系到铌合金的兴衰。

本文特意忽略了一类Nb-Ti合金，在超导领域或锚杆扣件中的许多应用以及逐步增加的在高温化学变化环境下抗燃方面的应用。

1 技术史回顾从一名英国化学家Charles Hatchett在1801年通过从一个矿石样品中识别了唯一一种氧化物而发现了这种元素以来，几乎经过了100年，这种金属才得到了实质性的应用。

除了Blomstand在1866年记录了氢还原氯化物提取这种金属的方法以外，直到二十世纪初期才出现了能够批量提取这种金属的方法。

那时Goldschmidt， Moisson和V on Bolton通过做出了各种还原反应享有声誉（Al和C 还原氧化物，钠还原一种氟化铌）（1）。

大约在1905和1907年，考虑的这种材料的可能应用领域是白炽灯的灯丝（那个时代的一种明显的高温下应用）。

低碳铌铁合金的高温氧化行为研究摘要：本文研究了低碳铌铁合金的高温氧化行为。

通过热重-差热分析、扫描电镜、X 射线衍射等技术手段，分析了低碳铌铁合金在不同氧化温度下的氧化动力学和氧化产物的形态、结构等特征。

研究结果表明，低碳铌铁合金具有较好的抗氧化性能，在高温下能够有效地抵抗氧化破坏。

1. 引言低碳铌铁合金是一种重要的结构材料，具有优异的力学性能和耐高温性能。

然而，在高温氧化环境下，铌铁合金容易受到氧化破坏，降低其使用寿命。

因此，研究低碳铌铁合金的高温氧化行为对于改善其氧化抗性，提高其应用性能具有重要意义。

2. 实验方法2.1 样品制备采用真空感应熔炼法制备低碳铌铁合金样品。

将适量的铌铁合金块放入石英坩埚中，经过高频感应加热，熔化铌铁合金。

然后，将熔融的铌铁合金倒入预先热化的铸模中，冷却至室温得到固态样品。

2.2 氧化实验将低碳铌铁合金样品切割成适当的尺寸，作为氧化实验的试样。

试样放置在石英管中，连接气氛控制装置，通过控制气氛中的氧分压和氧化温度来进行高温氧化实验。

2.3 实验分析使用热重-差热分析仪对低碳铌铁合金试样进行热重分析，测量其质量变化和释放热的情况。

利用扫描电镜观察样品表面的氧化产物形貌和分布情况。

通过X射线衍射技术分析氧化产物的晶体结构。

3. 结果与讨论3.1 低碳铌铁合金的氧化动力学通过热重-差热分析实验，得到了低碳铌铁合金在不同氧化温度下的氧化动力学曲线。

结果显示，低碳铌铁合金在高温氧化过程中呈现出三个不同的氧化阶段：起始阶段，快速氧化阶段和稳定阶段。

起始阶段是由于样品表面存在氧化物层，氧化反应开始后，表面氧化物层的增长速率增加，导致了质量的下降。

快速氧化阶段是由于铌铁合金与氧气的反应导致了大量的氧化反应，氧化物层的增长速率迅速增加。

稳定阶段是由于氧化物层的增长速率达到一定的平衡，铌铁合金样品的质量趋于稳定。

3.2 氧化产物的形态和结构特征通过扫描电镜观察低碳铌铁合金样品的氧化表面形貌，发现在高温氧化过程中，样品表面出现了致密的氧化物层。

低碳铌铁合金的高温强度研究近年来，随着工业化进程的加快和对环境友好材料的需求不断增加，低碳铌铁合金作为一种具有良好性能和潜在应用价值的材料备受关注。

其在高温下具有较高的强度和优异的耐热性能，因此被广泛应用于航空航天、化工和能源等领域。

本文将重点探讨低碳铌铁合金在高温环境下的强度研究。

低碳铌铁合金是一种基于铌的合金材料，其可通过适当控制碳含量来调节材料的性能。

研究表明，适量的碳添加可以提高合金的强度和硬度。

然而，过多的碳含量会导致合金的塑性降低，影响其加工性能。

因此，在制备低碳铌铁合金时需要合理控制碳含量，以平衡合金的强度和塑性。

在高温下，低碳铌铁合金的强度主要受微观组织的影响。

研究发现，合金中的铌碳化物是提高强度的关键因素。

铌碳化物的形成可以阻止晶界滑移和扩散，从而增加合金的强度和耐热性能。

此外，适当的热处理也可以改善合金的晶粒尺寸和相组成，进一步提高其高温强度。

为了全面评估低碳铌铁合金的高温强度，需要进行一系列的实验研究。

首先，通过压制和烧结等工艺制备低碳铌铁合金试样。

然后，采用金相显微镜和电子显微镜等技术对合金的微观组织进行观察和分析。

通过分析合金中相的分布、晶粒大小和晶界特征，可以揭示合金的强度来源和相变规律。

此外，还可以利用拉伸试验、硬度测试和热膨胀试验等方法，评估合金的力学性能和热膨胀性能。

实验结果表明，低碳铌铁合金在高温下表现出较高的强度和耐热性能。

通过合理控制碳含量和热处理工艺，合金中的铌碳化物可以得到有效弥散，从而提高合金的强度和耐热性能。

此外，合金中的第二相颗粒大小和分布均匀性也对其高温强度产生重要影响。

较小的颗粒和均匀的分布可以有效阻止晶界滑移和扩散，提高合金的强度。

此外，合金中晶粒的细化也可以进一步提高其强度。

综上所述，低碳铌铁合金是一种具有良好高温强度的材料。

通过适当控制碳含量、采用合适的热处理工艺和优化合金的微观结构，可以进一步提高合金的高温强度和耐热性能。

研究低碳铌铁合金的高温强度对于材料制备和应用具有重要意义，有助于推动该材料在航空航天、化工和能源等领域的应用。

铌市场发展现状介绍铌，属于过渡金属元素，是一种重要的金属材料。

由于其具有高熔点、抗腐蚀性强、耐高温、超导性等特点，铌在多个领域具有广泛应用。

本文将介绍铌市场的发展现状，分析铌市场的供需情况，以及对未来铌市场的展望。

市场规模铌市场近年来呈现稳步增长的趋势。

随着科技的不断进步和工业化程度的提高，铌材料的需求量不断增加。

根据市场研究机构的数据显示，2019年全球铌市场规模达到X万吨，相比2015年增长了X%。

市场应用航空航天领域铌材料在航空航天领域中具有重要的应用。

由于铌具有良好的高温强度和抗腐蚀性能，被广泛应用于航空发动机零部件、火箭发动机喷管等关键部件制造中。

化工行业铌材料在化工行业中也有广泛应用。

铌可用于制造耐酸、耐碱的反应器、蒸馏器等装置。

此外，铌还可以用作催化剂，被应用于化学反应过程中。

能源领域铌具有良好的超导性能，被广泛应用于能源领域。

铌超导材料可以作为超导磁体的关键部件，用于制造电力输配电设备、磁共振成像等高温超导设备。

产地分布全球铌资源分布不均，主要产地集中在巴西、加拿大、澳大利亚等国家。

据统计，这些国家占全球铌产量的大部分份额。

然而，部分国家的铌资源逐渐枯竭，国际市场对其他国家铌资源的依赖度不断提高。

市场竞争铌市场竞争激烈，主要的铌生产企业包括CBMM、Anglo American、China Molybdenum等。

这些企业通过不断提高生产技术，降低生产成本，以及加强研发创新来提升市场竞争力。

市场价值铌市场的发展具有广阔的市场前景。

随着技术的进步和工业需求的增加，对铌材料的需求将持续增加。

铌材料在航空航天、化工、能源等领域的应用越来越广泛。

预计未来几年，全球铌市场规模将继续扩大，市场价值将进一步提升。

总结随着技术的不断发展和应用领域的扩大，铌材料的需求呈现逐年增长的趋势。

铌市场的发展现状展示了铌在航空航天、化工、能源领域的广泛应用。

虽然全球铌资源分布不均，但是铌市场竞争激烈，企业通过不断创新提升自身竞争力。