工业氧化铌的一些优点

发布时间：

2023/12/18 23:47

摘要：铌合金因其高熔点、低密度、高强度、加工性能好等诸多优良特性，被广泛应用于航空、航天、核工业等领域，国内外针对不同的应用场景已经研发出几十种不同的铌合金。但铌合金在高温下极易氧化使得其使用受到限制，研究者通过在铌合金表面制备不同的抗氧化涂层显著提高了其高温抗氧化性。本文对铌合金及其抗氧化涂层的研究进展进行了综述，重点介绍了目前应用广泛的几种铌合金和抗氧化涂层，并讨论了存在的问题，对铌合金及其抗氧化涂层的研究方向进行了展望。

①铌合金：铌铝添加剂、铌钛合金、钼铌合金颗粒；②铌粉及氧化铌粉：金属铌粉、氧化铌、喷涂铌粉；③氧化钽系列：高纯氧化钽喷涂粉、团聚氧化钽粉、喷涂氧化钽粉。

电子陶瓷：随着信息化产业、电子消费产业的快速发展，工业用电子产品、消费电子产品将保持快速发展趋势，对电子陶瓷的需求巨大，预计到2020年全球电子陶瓷需求将突破。电子陶瓷是先进陶瓷中最成熟的技术产品，占先进陶瓷市场份额的65%。主要用于芯片、电容、集成电路封装、传感器、绝缘体、铁磁体、压电陶瓷、半导体、超导等。主要材料有钛酸钡、氧化锌、钛锆酸铅、铌酸锂、氮化铝、二氧化锆和氧化铝等。

虽然铌合金已经成为理想的高温材料之一，但基于金属铌的特性，铌合金在高温下的抗氧化能力不足，在较低温度下，铌会与氧发生反应在表面生成保护性氧化膜，金属铌在600℃以上会发生剧烈氧化，即氧化现象，且温度越高氧化速率越快，如图1所示氧化增重与时间呈线性关系[3-4]。因此，高温抗氧化性能不足大大限制了其广泛使用，研究人员为了解决这一问题提出了不同的方法，一是在铌中添加抗氧化元素，二是在铌合金表面制备抗氧化涂层。

根据铌的氧化机制，前期研究人员通过在铌中添加不同的合金元素来提高铌合金的抗氧化性能。添加的合金元素主要有Al、Si、B、Ti等[18]，其机理是合金元素的加入降低了氧在铌中的固溶度，使得铌合金表面形成致密的氧化铝、硅化物、硼化物以达到抗氧化的目的。

氧在金属铌中的溶解度较高，易于在金属表面形成不具有保护性且易剥落的氧化物层，导致其在还未达到使用温度时就发生失效，大大阻碍了工程化应用，因此提高铌及其合金的高温抗氧化性能是急需解决的工程化问题。

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