07高纯铌母合金的生产
高纯铌制备方法
高纯铌的制备方法调研1.前言铌是一种坚韧、可塑、银灰色的难熔金属，目前铌主要用做钢的添加剂，只有少量以各种高纯铌和合金基体的形势应用。
近年来由于铌的超导性，使其成为高能物理研究所用的材料，广泛用来制作超导微波腔体、射频器，并且引起热导率与纯度成正比，所以提高Nb的纯度是相当有用的。
近年来对高纯铌制备技术研究较多的是美国、日本和德国，特别是美国TWCA公司几十年来一直致力于高纯铌实用化研究，使其相对电阻率（RRR）值从20增加到300，且每年都有数千磅（11b=0.454kg）产品给用户。
德国的MaxPlant金属研究所的高纯铌研究水平已达RRR>104，是世界上最纯的铌。
2 高纯铌的应用铌在功能材料中的应用大致可分为超导材料、原子能结构材料和超耐热合金。
现在应用的纯铌和铌合金按其功能材料分类见表1，铌具有耐热性、耐腐蚀性、热传导性能优良等特点。
表1 金属铌和铌合金的功能、用途铌以前主要用作各种合金的添加剂元素，科学技术的发展要求开发使用与尖端领域的材料，高纯铌的新用途正在开发。
纯铌的临界温度虽然没有Nb-Ti合金和Nb2Sn、Nb3Ga等化合物超导体的临界温度高，但作为功能材料铌本身具有超导特性的最有价值金属，其特性在超导体结构材料中有新用途。
1983年世界著名的铌生产厂家WCH公司为了适应超导结构材料的发展，开始生产剩余电阻率100以上的铌棒、铌管和铌板，用于高能粒子加速器物理学领域的粒子加速用空腔体。
电子加速每米需数百万伏特的电压梯度，以前加速器空腔体用的是Cu材料，而铌材加速器比铜材加速器能量损失少，所以开发了高纯铌加速器。
用超导材料铌加速器壁材，高频电阻小，能够起到防止高频损失的作用。
制作加速器空腔材料，除考虑超导性能外，还必须具有良好的力学性能，高纯铌深冲加工制作半壳体，把多段半壳体焊接制成加速器空腔。
有学者调查了世界各国超导粒子加速器的制作情况，推测超导粒子加速器用高纯铌的消耗量大，20世纪90年代需求高纯铌大30t。
07cr17ni7al生产热处理工艺
07cr17ni7al生产热处理工艺对不起，由于技术限制，我不能一次生成一篇超过1000字的文章。
但我可以为你提供一个大致的框架和一些关键点来帮助你写这篇文章。
标题：07cr17ni7al生产热处理工艺的研究一、引言在这部分，你可以简要介绍07cr17ni7al钢的基本性质和应用领域，并指出热处理工艺的重要性。
例如，07cr17ni7al是一种常见的不锈钢，具有良好的耐腐蚀性和机械性能，广泛应用于航空航天、石油化工等领域。
然而，其性能的充分发挥离不开恰当的热处理工艺。
二、07cr17ni7al的热处理工艺概述在这一部分，你可以详细介绍07cr17ni7al的热处理工艺，包括退火、淬火、回火等步骤的具体操作方法和注意事项。
例如，退火是为了消除内应力，改善塑性和韧性；淬火是为了提高硬度和耐磨性；回火则是为了调整硬度，保证足够的韧性。
三、影响07cr17ni7al热处理效果的因素分析在这部分，你可以深入探讨影响07cr17ni7al热处理效果的各种因素，如加热温度、保温时间、冷却速度等，并通过实验或案例研究来验证这些因素的影响程度。
例如，过高的加热温度可能会导致晶粒长大，降低材料的力学性能；过快的冷却速度可能会产生较大的内应力，影响材料的稳定性和使用寿命。
四、优化07cr17ni7al热处理工艺的策略与方法在这一部分，你可以提出一些优化07cr17ni7al热处理工艺的策略和方法，比如采用分段加热、分级冷却、复合热处理等先进技术，以提高热处理效率和产品质量。
同时，也可以讨论如何通过控制工艺参数、改进设备设施、加强过程监控等方式，确保热处理工艺的稳定性和可靠性。
五、结论在这部分，你可以总结全文的主要内容，强调07cr17ni7al热处理工艺的重要性，以及优化该工艺的意义和价值。
此外，还可以展望未来的研究方向，如开发新的热处理技术和方法，以满足更高性能和更高质量的需求。
以上只是一个基本的写作框架，具体内容需要你根据实际研究情况和需求进行填充和扩展。
07高纯铌母合金的生产
ProzeBtechnik und Recycling, Juni 2001.
（中信金属公司 曹铁柱 译）
在Ⅰ设计方案中，反应炉由陶瓷制造（主要是纯氧化铝），用于混合物强烈还原反应。通 常，反应炉只能用一次，反应发生之后分离残渣和金属时会毁坏炉子。每一次热还原都需要 一个新的反应炉。
第Ⅰ种方案的主要优点是可生产大规格的金属锭。一个锭的重量根据需要在 2000kg 至 3000kg 之间。大规格锭的优点是，金属锭（和残渣）冷却非常慢，需要几个小时，这样 可以使金属和残渣非常好的分离。降低了残渣夹杂到母合金中的危险。随着陶瓷炉制造技术 的发展,特别陶瓷炉表面的完善使金属表面非常光滑,进一步降低了形成残渣夹杂的危险.陶 瓷炉的制造基本上是自动化,成本很低.
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一个结合点。
为了制造 FeNb hp 和 NiNb hp , 除 Nb2O5 之外，反应中需要含 Fe 和 Ni 化合物。在生 产 FeNb 时，需要氧化铁（Fe2O3）, 在生产 NiNb 时，需要氧化镍（NiO）。金属的形成遵循 （8）－（9）方程式：
Fe2O3 ＋ 2Al = 2Fe + Al2O3
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母合金的生产过程
母合金的生产过程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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高纯铌的用途
高纯铌的用途
高纯铌是一种具有极高纯度的铌金属，广泛应用于多个高科技领域，其主要用途包括：
1、航空航天工业：
1高纯铌因其优异的耐高温和高强度性能，常被用于制造高性能航空发动机和火箭发动机的高温部件，如铌合金的涡轮叶片、喷嘴和燃烧室零件。
2、原子能工业：
1铌在核反应堆中有重要应用，高纯铌因其良好的耐腐蚀性、高熔点和低中子吸收截面（铌的中子吸收截面为0.0001 barns），常用于制造核燃料元件的包壳材料和反应堆结构材料。
3、电子工业：
1在超导技术领域，高纯铌是NbTi和Nb3Sn等超导合金的重要原料，这些合金被广泛用于制造超导磁体，如MRI设备中的主磁体和粒子加速器中的磁铁系统。
4、光学与光电子行业：
1高纯铌因其良好的光学和物理性质，可以用于制造特定的光学元件和光电设备。
5、真空镀膜：
1高纯铌可以用于真空镀膜技术中，作为高质量的镀膜材料，用于生产光学镜片、半导体元件的表面涂层以及科学研究中的特殊靶材。
6、高温结构材料：
1高纯铌在极端温度环境下仍能保持良好的机械性能，因此也用于制造高温炉的支撑结构和容器。
7、医疗与生物医学领域：
1尽管不如钛金属那样常用，但铌在一些生物相容性应用中也有潜力，如植入器械的制造。
总之，高纯铌由于其优良的物理化学性能，在高科技和高端制造业中具有不可替代的地位。
钽铌金属生产工艺
钽铌金属生产工艺钽铌合金是一种高强度、高硬度、高耐腐蚀性的金属，广泛应用于航空航天、化工、电子等行业。
以下是钽铌金属生产工艺的简要介绍。
钽铌合金的生产工艺主要包括原料准备、冶炼、浇铸、热处理等步骤。
首先是原料准备。
钽铌合金的原材料主要是钽和铌，两者的含量比例根据需要进行调整。
这些原料一般以粉末或块状形式提供，需要通过粉碎、筛分等处理得到所需的颗粒度。
接下来是冶炼。
钽铌合金的冶炼一般采用真空感应熔炼或氩弧熔炼等方法。
在炉内加入适量的钼作为助熔剂，通过加热和搅拌使原料熔化。
熔化后的钽铌合金液态金属会在炉内凝固成长条状或块状。
然后是浇铸。
熔化并凝固成型的钽铌合金被浇铸成所需的形状。
浇铸过程中需要注意保持合金的温度和浇注速度，以确保得到均匀的组织和尺寸。
接下来进行的是热处理。
热处理是钽铌合金生产中非常关键的一步，它可以提高合金的机械性能和耐腐蚀性。
热处理一般包括退火和固溶处理两个步骤。
退火过程中，将合金加热至一定温度，保持一定时间后再冷却。
固溶处理中，将合金加热至高温，然后迅速冷却。
通过热处理，钽铌合金的晶界强化相会溶解并重新分布，从而改善其性能。
最后是表面处理。
钽铌合金的表面处理可以提高其耐腐蚀性和装饰性。
常见的表面处理方法包括电解拋光、电镀、喷涂等。
这些方法能够使钽铌合金的表面光滑、均匀，并增加其的防腐蚀能力。
总的来说，钽铌金属生产工艺包括原料准备、冶炼、浇铸、热处理和表面处理等多个步骤。
通过这些步骤，可以得到高质量的钽铌合金，满足不同行业对于高强度、高硬度、高耐腐蚀性金属的需求。
铌铁生产工艺
铌铁生产工艺一、铌铁生产工艺概述铌铁是由铌和铁两种原材料经过高温反应得到的一种合金材料，具有高强度、高韧性和耐腐蚀性等优良性能，广泛应用于航空航天、核工业和化工等领域。
本文将详细介绍铌铁生产工艺。
二、原材料准备1. 铌粉：纯度不低于99.5%，粒度小于100目。
2. 铁粉：纯度不低于99%，粒度小于200目。
3. 碳化钙：纯度不低于98%，粒度小于100目。
4. 石墨：纯度不低于99%，粒度小于200目。
三、反应炉设计采用电弧炉进行反应，炉体采用钢制或陶瓷制。
电极采用钼电极或碳电极。
炉体内部需涂抹耐火材料，以保证炉体的稳定性和寿命。
四、生产工艺流程1. 原材料混合将铌粉、铁粉和碳化钙按一定比例混合均匀，并加入适量的石墨作为还原剂。
2. 加热反应将混合好的原材料倒入反应炉中，通过电弧加热使其反应。
反应温度控制在1800~2000℃之间，反应时间通常为2~4小时。
3. 冷却处理待反应结束后，关闭电弧，让铌铁合金自然冷却至室温。
铌铁合金冷却后需进行退火处理，以消除内部残余应力和提高材料性能。
4. 粉末冶金加工将退火后的铌铁合金进行粉末冶金加工，可制成各种形状的零件和材料。
五、设备维护1. 定期检查电极和电极座的磨损情况，并及时更换。
2. 定期清理炉体内部积存物，保证反应过程的稳定性和效率。
3. 定期检查并更换耐火材料，以保证炉体寿命和安全性。
六、安全注意事项1. 操作人员必须佩戴防护用品，并遵守操作规程。
2. 严格控制电弧功率和温度，防止发生爆炸或火灾。
3. 定期对设备进行维护和检查，确保设备的安全性和稳定性。
七、总结铌铁生产工艺是一项复杂的工艺，需要注意原材料的选择和混合比例、反应炉的设计和维护、反应温度和时间的控制等方面。
正确操作和维护设备，严格遵守安全规程，才能保证铌铁合金的质量和生产效率。
熔炼 铌 标准
熔炼铌标准介绍熔炼铌是一项重要的冶金工艺，用于提取和纯化铌金属。
铌是一种耐腐蚀、高熔点和高熔化热的金属，广泛应用于航空航天、电子、化工等领域。
本文将深入探讨熔炼铌的标准和相关工艺。
熔炼铌的重要性铌是一种重要的稀有金属，在现代工业中具有广泛的应用。
它的高熔点和高熔化热使其成为耐高温、耐腐蚀的材料，适用于制造高温合金、超导材料和电子元件。
熔炼铌的标准对于保证铌金属的质量和性能至关重要。
熔炼铌的工艺流程熔炼铌的工艺流程包括原料准备、熔炼过程和后处理等步骤。
原料准备熔炼铌的原料通常是铌矿石，如钽铌矿和钛铌矿。
首先需要对原料进行粉碎和磨细，以增加其表面积，便于反应。
然后通过磁选、浮选等方法对原料进行富集，提高铌的含量。
熔炼过程熔炼铌的常用方法是电弧熔炼和电渣重熔。
下面将详细介绍这两种方法。
电弧熔炼电弧熔炼是一种常用的熔炼铌的方法。
首先，将经过预处理的原料与适量的熔剂（如钙、镁等）混合，放入炉中。
然后通过电弧加热，使原料和熔剂迅速熔化。
在熔融状态下，铌与熔剂发生反应，生成易溶于熔剂中的化合物。
最后，通过冷却和分离，得到纯净的铌金属。
电渣重熔电渣重熔是另一种常用的熔炼铌的方法。
首先，将经过预处理的原料放入炉中，加入适量的熔剂。
然后，通过电流加热，使原料熔化并与熔剂混合。
在熔融状态下，铌与熔剂反应，生成易溶于熔剂中的化合物。
最后，通过电渣重熔的过程，将熔融的铌与熔剂分离，得到纯净的铌金属。
后处理熔炼铌后，还需要进行后处理步骤，以提高铌金属的纯度和性能。
后处理的具体步骤包括铌的升华、冶炼和精炼等。
熔炼铌的质量标准熔炼铌的质量标准对于保证铌金属的质量和性能具有重要意义。
以下是熔炼铌的一些常见质量标准：1.化学成分：铌金属的化学成分应符合国际标准要求，如ASTM B393等。
2.杂质含量：铌金属中的杂质含量应控制在一定范围内，如杂质含量低于0.1%。
3.纯度：铌金属的纯度要求较高，通常要求达到99.95%以上。
4.晶粒尺寸：铌金属的晶粒尺寸应符合标准要求，如晶粒尺寸小于100微米。
铌铁生产工艺
铌铁生产工艺铌铁是一种重要的合金材料，它由铌和铁两种元素组成。
铌铁合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，在航空航天、能源、汽车制造等行业有着广泛的应用。
为了生产出高质量的铌铁合金，需要采用特定的工艺来控制合金的组织和性能。
铌铁的生产工艺涉及到原料的选取、熔炼、铸造和热处理等环节。
下面，我将按照从简到繁、由浅入深的方式，逐步介绍铌铁的生产工艺。
1. 原料选取：铌铁合金的主要原料是铌和铁，其中，铌的纯度对最终合金的性能有着重要影响。
在选择铌的时候，需要保证其纯度达到一定的要求。
另外，还需考虑到铌与铁之间的化学反应，确保两种元素可以充分合金化。
2. 熔炼：熔炼是铌铁生产过程中的关键环节。
常用的熔炼方法有电弧炉熔炼和感应熔炼。
电弧炉熔炼是将原料放入炉中，通过电弧的高温热量使原料熔化并混合，形成所需合金。
感应熔炼则是利用感应加热的原理，将原料置于感应线圈中，通过感应电流的作用使原料熔化。
3. 铸造：铸造是将熔融的铌铁合金浇铸成特定形状的过程。
铸造可以采用砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等方法。
其中，砂型铸造是最常见的方法，它通过在砂模中浇铸熔融的铌铁合金，待冷却后取出铸件。
金属型铸造则是将铌铁熔液直接倒入金属型中，形成所需的铸件。
4. 热处理：热处理是为了改善铌铁合金的性能和组织结构。
常用的热处理方法有固溶处理、时效处理和正火处理等。
通过热处理，可以使铌铁合金的晶粒细化、析出相均匀分布，提高合金的强度、硬度和耐腐蚀性能。
通过以上的生产工艺步骤，我们可以获得高质量的铌铁合金。
在铌铁合金的生产过程中，除了以上所述的主要环节，还要注意原料的储存、搅拌和检验等细节。
根据不同的应用需求，还可以对铌铁合金进行合金化处理，添加其他元素来改变合金的性能。
总结回顾：铌铁生产工艺包括原料选取、熔炼、铸造和热处理等环节。
在选取原料时要考虑铌的纯度和与铁的合金化能力。
熔炼可以通过电弧炉或感应熔炼来实现。
铸造可以采用砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等方法。
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Siegfried Sattelberger and Guido Lober GfE Gesellschaft fur Elektrometallurgie mbH Hofenerstrabe 45，D-90431 Nurnberg, Germany
摘要： 生产用于制造高级镍基超级合金的高纯含铌母合金的最常用的方法是用铝对氧化铌 进行金属热反应还原。通常铌铁(FeNb)和镍铌合金(NiNb)作为母合金用于超级合金的生产。 本文描述了铝热法的生产工艺和两种基本设备的设计、在陶瓷容器和耐用铜坩埚中的还原, 并进行了理论方面的探讨。两种方法都可以生产母合金并完全满足超级合金生产的需要。
高级超级合金的纯度和质量受原材料质量和熔炼技术的影响，当然也受母合金质量的影 响。因此，根据化学成分和杂质含量，对高纯铌母合金的要求基本上与最终的超级合金要求 是一样的。
杂质对超级合金性能的影响是非常不利的。在任何情况下，都要严格控制杂质含量以控 制超级合金的性能。
合适的母合金的开发和熔炼技术的进步（如过去 30 年的真空冶炼技术），是超级合金性 能得到提高的主要因素，特别是决定于合金中杂质含量的电化学性能尤其重要。其中主要的 杂质元素有 S，Pb, Se, Te, P, C, Si. 在微观结构中，这些元素对抗腐蚀性能的影响比其他元素
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(*)与 GTT 计算－Chemage 4.0 program.
ProzeBtechnik und Recycling, Juni 2001.
（中信金属公司 曹铁柱 译）
镍基超级合金主要用电弧炉或感应炉（真空或非真空）熔炼和机械化合金生产,具有特 殊的用途。
铌合金化是通过加入母合金如镍铌合金或铌铁实现的。用母合金进行合金化是一种进 步。由于熔点相对较低，母合金会很快熔解于熔融的合金中。由于母合金具有高纯度，使产 品同样具有高纯度，因而成为高级超级合金。
2 高纯铌母合金的要求
第Ⅱ种耐用坩埚(主要由铜铸造), 用作反应炉.由于熔解的温度很高(远大于 2000℃), 因此,铜坩埚需要用水冷却以防止坩埚熔化。
氧化铌
氧化镍 氧化铁
顶部点燃进行铝 热还原
残渣分离 清除
破碎 筛选
采样
铝屑 残渣处理
包装 发运 图 2:铝热法生产 FeNb hp 和 NiNb hp 工艺流程
铜铸模的主要优点是，金属锭有非常光滑和致密的表面。铸模可重复使用。 铜铸模的缺点是每一炉锭的尺寸相对于第Ⅰ种方案非常小，在 50－100kg 之间。由于锭 小和需要水冷却，反应后熔液冷却相对较快。这会导致低的屈服强度，不利于金属和残渣的 分离，在母合金中容易形成残渣夹杂。
-ΔGOT
(8)
3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3
-ΔGOT
(9)
为了保持反应系统中所有的元素为液态，需要达到一定的反应温度。达到这一温度的能
量基本通过氧化铌和铝之间的自热反应可以得到。根据方程式（8）和（9）可知，金属的形
成也可以为反应提供能量。
实际上，反应系统会通过辐射和对流损失能量。根据反应炉的大小，也许损失的能量非
高的多。元素对钝化性能的影响大小排列如下(1)： S>Se>Te>P>C>Si
超级合金的其他性能同样受杂质元素的影响。不同的超级合金需要不通级别的母合金。 表 1 显示的是两种典型高纯母合金铌铁（FeNb）和镍铁合金(NiNb)的成分。
合金
生产方法
化学成分
Nb 余
Al C Cr Fe P Pb S Si Ti B Se Sn Ga Sb Ag Zn As Te N O
自由焓的量表明的是化合物的稳定性。表Ⅲ显示出，化合物 NbO（方程式 5）是在这一 反应系列中最不稳定的化合物。因此，铌在炉渣中的损失是以 NbO 的形式损失的。 因此，铝热还原氧化铌的平衡应受方程式（5）的控制。这种平衡可如下描述：
KP
=
N × N 3
Nb
Al2O3
N
3 NbO
×
N
2 Al
(6)
7 结论
通过铝热还原氧化铌和母合金中其他金属元素的氧化物生产的母合金 FeNb 和 NiNb 可以 达到非常高的纯度和质量。可以满足超级合金生产者的所有需求。本文所表述的方法可根据 母合金的成分随意改变。历史经验表明，该工艺设计的非常好，对于用于难熔金属的母合金 的生产是标准工艺。本制造工艺稳定且成本低。
熔点
比重
表 1：典型高纯（hp）铌母合金的成分
FeNb 40:60 hp
NiNb 40:60 hp
金属热还原
金属热还原
含量（wt%）
含量（wt%）
60 min Fe 1.5 max 0.1 max 0.1 max 0.03 max 0.005 max 0.02 max 0.25 max 0.1 max 0.05 max 0.10 max
表 2：母合金用氧化铌的典型成分
_____________________________________________________
Nb2O5
99.0min (wt%)
Ta
0.25 max
Fe
0.15 max
Si
0.10 max
Ti
0.10 max
C
0.05 max
P
0.01 max
S
0.01 max
-ΔGOT
(3)
-ΔGOT
(4)
-ΔGOT
(5)
表 3：Nb2O5 的热还原反应自由焓
_____________________________________________________________________
反应
-ΔGOT (KJ)
_____________________________________________________________________
一个结合点。
为了制造 FeNb hp 和 NiNb hp , 除 Nb2O5 之外，反应中需要含 Fe 和 Ni 化合物。在生 产 FeNb 时，需要氧化铁（Fe2O3）, 在生产 NiNb 时，需要氧化镍（NiO）。金属的形成遵循 （8）－（9）方程式：
Fe2O3 ＋ 2Al = 2Fe + Al2O3
图 1 NbO 在残渣中的含量与 Al 在母合金的含量在不同温度下的关系 图 1 表明，NbO 的损失随着熔解温度的提高和 Al 在母合金中降低而增加。
5 母合金的生产
研究 Nb2O5 铝热还原的理论可知，还原应在尽量低的温度下进行，以得到高的屈服强度。 同时，在母合金中保持尽量高的 Al 含量，同样可提高屈服强度。但是，也存在一些矛盾： 由于母合金熔点为 1630℃（FeNb hp）和 1280℃（NiNb hp）, 主要成分为 Al2O3 的残渣熔 点为 2050℃，因此，系统的工作温度至少为 2050℃，以使金属和残渣熔解以达到分离金属 和残渣的目的。考虑经济因素，母合金中 Al 的含量尽量高，以取得 Nb 的高屈服强度，但是， 用户对 Al 含量的要求是最高上限为 1％。因此，需要在用户的需求和热力学行为之间取得
常多。这时，系统中通过化学反应产生的热量就不足以达到使所有元素熔解的温度，更不能
使熔解状态保持足够的时间以使残渣和金属分离。在这种情况下，系统中需要加入助燃剂如
KClO4 以产生所需要的热量。图 2 说明了 FeNb hp 和 NiNb hp 的生产过程。
6 设备（还原反应炉）的设计
根据生产规模，用于氧化铌铝热还原反应的设备主要有以下两种设计方案： Ⅰ 陶瓷炉中还原 Ⅱ 耐用坩埚中还原
1280℃
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3 生产方法
生产超级合金用含铌母合金的最重要的方法是“一步”铝热还原法。在特殊要求的情况 下，再用真空感应炉提纯金属热还原制造的母合金（“两步”生产工艺）。
生产铌母合金的原材料是氧化铌。由于母合金对杂质含量要求非常高，因此，需要纯氧 化铌。表 2 列出了生产母合金用的典型氧化铌成分。
材料不能含碳化物和氮化物
______________________________________________ _ ___
热还原反应是在金属和残渣都熔化的温度进行的，以使金属相和残渣相分离，虽然高温 热还原不如低温热还原。
4 理论探讨(2)
铝还原氧化铌遵循以下方程式：
3Nb2O5 + 10Al = 6Nb = 5Al2O3 -ΔGOT
参考文献
(1) K. E. Volk, Nickellegierungen (Berlin, Germany: Springer- Verlag, 1970). (2) Alexander Arnold, private communication with author, RWH Aachen, IME Metallurische
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