航空航天：高性能耐火金属合金的应用

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难熔金属合金以其独特的规格和一般性能而闻名。其中铌基难熔金属合金C-103在空间探索和推进技术中有多种应用。

虽然钼、钽、钨、铌和铼等元素是更知名的难熔金属，但这一类别可以扩展到多达16种金属元素。^{1，2，3，4}

难熔金属所有人都有一些核心属性。这些包括卓越的耐腐蚀性，高导热率和熔点，以及在高温下的机械强度（热强度）。

由于耐火材料的耐用性和耐磨性能，它们已成为广泛应用领域的研究课题。这些领域包括核能、航空航天应用、钻井、金属切割、化学加工和电子。

为了增强这些性质，已经开发出难熔金属和其他称为耐火金属合金的其他组件的组合。

例如，通常由铁和碳的组合形成钢;但是钢的强度比任一元素更大。这些性质由耐火金属合金共享，其通过合金化钨，铌，钼，钽和/或铼与其他元素形成。

难熔金属合金是一种重要的工业资源，因为它们可以在广泛的应用中得到利用，包括耐腐蚀涂层、零件和承重部件。

航空航天用耐火合金

为了构建可以通过地球大气飞行或甚至进入太空的设备需要能够在各种测量范围内快速发生的温度和机械负荷变化的材料。欧洲杯足球竞彩⁵

虽然具有这些能力的复合材料和陶瓷已欧洲杯足球竞彩经开发出来，但设计师们经常发现，这些材料不容易制作成航空航天应用所需的复杂形式。⁶

与复合材料和陶瓷相比，已发现难熔金属合金提供替代方法。欧洲杯足球竞彩它们不仅有所更容易使用，它们仍然提供所需的高温和承重特性。

钨、钽、钼和铌都在航空航天工业中得到了应用，因为它们具有共同的难熔金属特性，包括高熔点和高温强度。⁶

铌具有所有耐火金属的最低密度，接近镍密度，同时显示出良好的导热性。铌也比大多数其他难熔金属更容易使用。

这是由于其可焊性，以及较高的室温延性和较低的韧脆转变温度。

的C-103合金是基于铌的耐火金属之一，研究人员在他们的努力中调查了耐磨金属合金，其具有航空航天应用所需的理想组合。

C-103显示了令人鼓舞的制造特性和高温强度的混合。

C-103：轻质，高温和高强度合金

C-103是一种复杂的合金，以铌为基础，添加了1 wt%的钛，10 wt%的铪和其他微量元素。⁷虽然C-103是一种高度研究的材料，但它仍然是许多研究的主题，并不断成为新应用的中心。

在巨大的温度范围内，C-103具有卓越的机械稳定性和强度，这使得C-103几乎从太空时代开始就被用于航空航天领域。⁸

C-103合金长期用于1100-1500的航空航天应用°由于其优越的稳定性和强度，温度范围C。这种稳定性和强度可以保持在低温至1482°而在室温下，其屈服强度为341 MPa。这降低到只有65 MPa在1200°C。^6，7

与其他用于航空航天的难熔金属合金、难熔陶瓷或复合材料不同，C-103金属合金相对容易形成。

尽管它的熔化温度很高，C-103可以通过传统的热机械和熔化过程加工。这使得C-103可以形成一系列复杂的形状，并可以进行TIG焊接，而没有任何显著的可加工性或延展性损失。

这些特性使C-103合金非常适合于各种航空航天应用，例如，火箭发动机喷嘴，航空燃气轮机和高温阀门，而其可成形性和高温性能使C-103被用于喷气发动机加力内衬。

的c - 103金属合金目前正在研究用于下一代航空技术的应用，如增力器襟翼和用于从高超声速鼻锥和前缘散热的热管。

耐火金属和金属合金，如C-103适用于各种行业，这些产品可用于来自H.C的片状，棒材和板材。Starck解决方案。

金属合金包括MHC (Mo-1.2Hf-0.1C)和TZM (Mo-0.5Ti-0.1Zr)，而定制合金可以根据要求提供。

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耐火合金和耐火金属也提供球形和不规则的粉末，具有精确和狭窄的尺寸分布，用于添加剂制造粉末冶金应用。

增材制造的最新发展意味着，复杂的部件可以更容易地用各种各样的难熔金属来制造。

在增材制造中，这种特性也提供了经济优势。

难熔金属和难熔合金是昂贵的材料，但由于部件只使用所需材料的精确数量制造，成本效益得到了保证，因为加工过程中的欧洲杯足球竞彩浪费更少。

以前，制造耐火金属合金进入有用形状是一个异常挑战的过程，但现在可以容易地在添加剂制造中形成，因为不再需要传统的热机械加工。

参考文献

1. Bauccio, M。ASM金属参考书，第3版．（亚马逊国际，1993）。
2. Snead，L.L.，Hoelzer，D.T.T.，Rieth，M.＆Nemith，A。A. N. Numactory合金：钒，铌，钼，钨。在核能应用的结构合金585 - 640(爱思唯尔,2019)。doi: 10.1016 / b978 - 0 - 12 - 397046 - 6.00013 - 7。
3. 什么是难熔金属?https://www.pickpm.com/wp-content/uploads/2016/08/what-are-refractory-metals.pdf.．
4. 国际难熔金属和硬材料杂志欧洲杯足球竞彩．
5. 张硕，赵丹。航空航天材料手册欧洲杯足球竞彩．(CRC出版社,2012年)。
6. 铌和其他高温难熔金属的航空航天应用。在航空航天材料和材料技欧洲杯足球竞彩术(eds。Prasad, N. E. & Wanhill, R. J. H.) 267-288(施普林格新加坡，2017)。doi: 10.1007 / 978 - 981 - 10 - 2134 - 3 _12。
7. Panwar, S. S.， Prasad, K.， Umasankar Patro, T.， Balasubramanian, K. & Venkataraman, B.关于C-103 Nb基合金动态应变时效的发生。欧洲杯足球竞彩材料科学与工程:A欧洲杯线上买球620, 286 - 292(2015)。
8. C-103 Nb合金:性能及应用。H.C.斯塔克的解决方案https://www.hcstarcksolutions.com/3-column-news/c103-nb-alloy-properties-applications/（2020）。

该信息的来源、审查和改编自H.C. Starck公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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