鈮和鉭在地殼中的含量分別為24×10%和2.1×10%即銅的含量大約是鉭的十倍。在自然界中銅和鉭幾乎都是相伴而生存在于礦石中。含鉭和銅的礦物有130多種,其中鈮鐵礦和鉭鐵礦石工業(yè)是工業(yè)鉭和銅的主要原料,所用金屆鉭就是由此而來。

鈮的主要用途是作鋼的合金元素。鈮作為超合金鋼中的添加劑,能細(xì)化鋼的品粒,提高品粒粗化溫度,降低鋼的過熱敷性和回火脆性,提高鋼的強(qiáng)度、韌性和高溫蠕變性能等。

鈮中有害的雜質(zhì)元素是氧、氮、氫和碳,它們可生成間隱或回體,其溶解度和溫度有很大的關(guān)系。超過了溶解度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)各種第二相和第三相,或成為多元固溶體。間障雜質(zhì)對(duì)銅的脆性的影響以氫為較大,其次是氨、氧碳。

1、氫在鈮中的作用

鈮在室溫時(shí)名義上是不溶解氫的。氫在鈮中的固溶度隨著溫度的升高而降低。溶解時(shí)開始形成固溶體,而后生成氫化物,其氫化物是灰色胞硬的物質(zhì)。銅在氫氣中加熱可使其硬變脆。

2、氮在鈮中的作用

氮進(jìn)入銅基體中形成回溶體和化合物。銅的氨化物有兩種:NbN和Nb2N。前者為向心立方結(jié)構(gòu),品格常數(shù)為a=4.370A密度為84克立方厘米,焰點(diǎn)為2300-2500度。后者為密集六方結(jié)構(gòu),密度為808克立方厘米2300度時(shí)氨在銅中的固溶度高達(dá)18%,隨著溫度的降低而急劇降低,1600度時(shí)為3.7%。鈮能耐硫酸,硝酸,鹽酸和沸騰王水的腐蝕。氫在鈮中的溶解度很小,小于4.8%,500度時(shí)約為001%1150度時(shí)約為0005%,鈮溶解氮后,可使其變脆,氨從固溶體析出,又可使鈮軟化。

3、氧在鈮中的作用

氧能夠大量固溶于鈮中,氧在鈮中回溶度很高,在1800度時(shí)為8%,1880度時(shí)為4%6,隨著溫度的降低而急速降低,700時(shí)降都1%,氧在鈮中固溶度*大不超過072%,500度時(shí)為0.25%6,氧和鈮分解壓力較高,并隨溫度高而急劇增高。高溫高真空下幾乎能全部除氧。氧與合金中的活性金屝反應(yīng)生成氧化物起彌散強(qiáng)化作用

4、碳在鈮中的作用

鈮與碳反應(yīng)可以生成碳化物

5、鈮及鈮合金在超硬材料行業(yè)復(fù)合片的應(yīng)用

由于鈮及鈮合金焰點(diǎn)高,耐高溫,耐腐蝕同鋯由吸氣作用和難焰金屬屏蔽層,被金剛石和立方氫化硼復(fù)合片生產(chǎn),現(xiàn)有合金刀具對(duì)稀有金屆輕加工和石油、礦山、鉆探工具和刀具采用金剛石和立方氨化硼。使用壽命比一般合金高200多倍,效率提高1.6倍。