ニオブ合金は、最も一般的な元素がニオブである合金です。
他の合金の製造に使用される合金
最も一般的な市販のニオブ合金は、適切な酸化物混合物のテルミット還元によって生成されるフェロニオブとニッケルニオブです。これらはエンジニアリング材料として使用できませんが、特殊な鋼やニッケルベースの超合金のニオブの便利な供給源として使用されます。鉄ニオブまたはニッケルニオブ合金を使用すると、ニオブの高融点に関連する問題を回避できます。
超伝導合金

ニオブスズとニオブチタンは、高磁場でも超伝導性を維持するため、超伝導体の工業用途に不可欠な合金である(Nb 3 Snの場合は30 T、NbTiの場合は15 T )、大型ハドロン衝突型加速器の磁石には1200トンのNbTiが使用されており、一方、Nb 3 Snはほぼすべての病院のMRI装置の巻線に使用されています。
航空宇宙用リベット
超伝導合金と同じ組成のニオブチタン合金は、航空宇宙産業のリベットに使用されます。CP チタンよりも成形が容易で、高温 (> 300°C) でも強度が増します。
耐火合金
ニオブ-1%ジルコニウムはロケットや原子力産業で使用されている。低強度合金とみなされている。[1] [2]
C-103は、89%のNb、10%のHf、1%のTiで構成され、アポロサービスモジュールのロケットノズルやマーリン真空[3] エンジンに使用されており、中強度合金とみなされています。通常、ガスアトマイズ法またはプラズマアトマイズ法を使用して製造されます。[4]特に、積層造形(3Dプリント)や粉末冶金プロセスで使用されます。[5]耐腐食性と高い熱効率により、C103は材料の無駄や環境汚染の削減に役立ちます。[6]
高強度合金には、C-129Y (タングステン 10%、ハフニウム 10%、イットリウム 0.1%、残りニオブ)、Cb-752 (タングステン 10%、ジルコニウム 2.5%)、さらに強度の高い C-3009 (ニオブ 61%、ハフニウム 30%、タングステン 9%) などがあります。これらは、1650°C までの温度で使用でき、許容できる強度を備えていますが、高価で成形が困難です。
Nb-Hf-Tiは、ニオブ(Nb)、ハフニウム(Hf)、少量のチタン(Ti)からなる合金粉末であり、高い強度、延性、高温安定性、および顕著な耐食性を備えています。[7]整形外科用インプラントや歯科用補綴物などの生体適合性インプラントやデバイスの製造に使用されます。[8]
ニオブ合金は一般に溶接が困難です。高温のニオブは空気中の酸素や窒素と反応するため、溶接部の両側を不活性ガス流で保護する必要があります。また、銅による汚染を避けるための注意(すべての銅工具に硬質クロムメッキを施すなど)も必要です。
参考文献
- ^ Yoder, G.; Carbajo, J.; Murphy, R.; Qualls, A.; Sulfredge, C.; Moriarty, M.; Widman, F.; Metcalf, K.; Nikitkin, M. (2005年9月)。複数の宇宙原子炉設計と互換性のある先進的なカリウムランキン電力変換システムの技術開発プログラム(PDF) (レポート)。米国エネルギー省。2024年8月20日閲覧。
- ^ Roche, T. (1965年10月1日). 高温原子炉システムへの応用のためのニオブ-バナジウム合金の評価(PDF) (技術レポート). オークリッジ国立研究所. doi :10.2172/4615900. ORNL-TM-1131. 2014年1月7日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2014年1月7日閲覧。
- ^ ハフニウム(PDF) . 6th Annual Cleantech & Technology Metals Conference.トロント: Alkane Resources Ltd. 2017年5月15~16日。 2017年9月18日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2020年12月6日閲覧。
- ^ Philips, NR; Carl, M.; Cunningham, NJ (2020). 「耐火合金の新たな機会」.冶金および材料取引. 51 (7): 3299–3310. doi :10.1007/s11661-020-05803-3.
- ^ Mireles, Omar; Gao, Youping; Philips, Noah。推進用途向け耐火合金C103の付加製造(PDF)(レポート)。NASA 。 2024年8月20日閲覧。
- ^ 「C103球状粉末の概要:組成、特性、用途」スタンフォード先端材料。 2024年8月20日閲覧。
- ^ 「C103球状粉末(ニオブ・ハフニウム)」。スタンフォード先端材料。 2024年10月29日閲覧。
- ^ Azmat, Ambreen; Asrar, Shafaq (2023). 「整形外科用インプラント用非毒性元素を含む生体適合性チタン合金の比較研究」. Crystals . 13 (3): 467. doi : 10.3390/cryst13030467 .
