Hochtemperaturbeständige Werkstoffe wie Nioblegierungen werden typischerweise in der Luft- und Raumfahrtindustrie, insbesondere in Raumfahrzeugtriebwerken, bevorzugt eingesetzt. Diese Triebwerke erfordern neben hoher Temperaturbeständigkeit auch hohe Festigkeit. Traditionelle Keramiken erfüllen zwar die Anforderungen an die Hochtemperaturbeständigkeit, werden aber bei Raumtemperatur spröde, was unbefriedigend ist. Nioblegierungen zeichnen sich durch hervorragende thermische Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Bearbeitbarkeit aus und erfüllen somit perfekt die Anforderungen von Luft- und Raumfahrttriebwerken. Sie eignen sich ideal für die Herstellung von Triebwerkskomponenten und Gasturbinenschaufeln. In den Vereinigten Staaten sollen fast alle im laufenden Betrieb austauschbaren Komponenten in Kampfflugzeugtriebwerken aus Nioblegierungen gefertigt sein.
Alternativ können sie zu dünnen Platten und komplex geformten Teilen für den Wärmeschutz und als Strukturwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrtindustrie verarbeitet werden. Bei der Erforschung des Weltraums und der planetaren Entwicklung können sie als wichtige Verstärkungsmaterialien dienen. Sie können auch als Strukturwerkstoffe für Kernreaktoren und im Solarzellenbau eingesetzt werden. Neu erforschte Nioblegierungen halten Temperaturen bis zu 2400 °C stand und weisen außergewöhnliche Zähigkeit und Stabilität auf; sie behalten ihren Zustand selbst bei Raumtemperatur bei.
Zukünftig werden Nioblegierungen nicht nur in der Luft- und Raumfahrt, sondern auch in der Triebwerksfertigung von Kampfflugzeugen Anwendung finden. Schaufeln aus Niob zeichnen sich durch hervorragende Stabilität bei Raumtemperatur und hohen Temperaturen aus, lassen sich problemlos in die für Kampfflugzeuge erforderlichen Schaufelprofile fertigen und verfügen über einen Hohlraum, der eine reibungslose Gaszirkulation in den internen Leitungen und somit eine ausgezeichnete Wärmeableitung gewährleistet. Darüber hinaus wird der Einsatz von Nioblegierungen in vielen Bereichen, wie beispielsweise der Elektronik, der Medizin und der Kernenergie, bedeutende positive Auswirkungen haben.
Nioblegierungen, die durch die Zugabe verschiedener Elemente zu Niob entstehen, sind wichtige hochschmelzende Metallwerkstoffe. Sie umfassen hauptsächlich Niob-Hafnium-Legierungen, Niob-Wolfram-Legierungen, Niob-Zirkonium-Legierungen, Niob-Titan-Legierungen, Niob-Wolfram-Hafnium-Legierungen, Niob-Tantal-Wolfram-Legierungen und Niob-Titan-Aluminium-Legierungen. Nioblegierungen behalten typischerweise die Tieftemperaturplastizität von reinem Niob bei, weisen aber gleichzeitig eine deutlich höhere Festigkeit und andere positive Eigenschaften auf. Unter den vier wichtigsten hochschmelzenden Metallen – Wolfram, Molybdän, Tantal und Niob – besitzen Nioblegierungen die höchste Festigkeit. Der Schmelzprozess von Niobmetall muss bei der Herstellung von Nioblegierungen berücksichtigt werden. Niobmetall hat einen Schmelzpunkt über 2400 °C und einen Siedepunkt von 4744 °C. Dies ist zwar ein Vorteil, aber auch der Grund für die schwierige Handhabung – denn geeignete Behälter für flüssiges Niob sind auf der Erde schwer zu finden.
Der Transport von Niob ins Weltall ermöglicht Astronauten die Durchführung von Experimenten. Ohne den Einfluss der Schwerkraft benötigt geschmolzenes Niob im Weltraum keinen Behälter, was verschiedene Arbeitsschritte erheblich vereinfacht. Manche mögen argumentieren, dass Wolfram einen höheren Schmelz- und Siedepunkt als Niob hat, warum also nicht Wolfram als Trägermaterial verwenden? Das stimmt zwar, doch ist zu beachten, dass die Legierungsraffination nicht nur das Schmelzen des Metalls erfordert, sondern auch die Vermeidung von Verunreinigungen. Dies ist in den Stahlwerken der Erde bekanntermaßen schwierig zu erreichen. Im Weltraum hingegen, aufgrund der Mikrogravitation, ist kein Trägermaterial nötig, und das Problem der Verunreinigungen entfällt.
Darüber hinaus muss bei der Legierungsraffination auf der Erde stets die ungleichmäßige Verteilung anderer Komponenten aufgrund der Schwerkraft berücksichtigt werden, was in der Mikrogravitation nicht der Fall ist. Dieser Erfolg beweist nicht nur, dass wir die Herstellung von Nioblegierungen beherrschen, sondern zeigt auch, dass die Legierungsherstellungstechnologie unseres Landes weltweit führend ist. Schließlich sind nur sehr wenige Länder der Welt in der Lage, Metalle im Weltraum zu schmelzen. Zukünftig werden zudem weitere Legierungsmaterialien ins All geschickt, was zur Entwicklung noch hochwertigerer Legierungen führen wird.
