Kriechverhalten (im Vergleich zu Nb521): C103 ist eine Nioblegierung mit mittlerer bis niedriger Kriechfestigkeit. Ihre stationäre Kriechgeschwindigkeit bei 1300 °C/50 MPa beträgt ca. 4,82 %/h. Nb521 weist eine 100-mal höhere Kriechfestigkeit auf, ist jedoch schlecht plastisch und schwer zu formen. Für kurzzeitige, gepulste Hochtemperaturanwendungen (z. B. einsekündiger Betrieb von Raketendüsen) ist C103 vollkommen ausreichend. Für Anlagen, die über lange Zeit konstanter Temperatur ausgesetzt sind, ist Nb521 die bevorzugte Wahl.
Korrosionsbeständigkeit, elektromagnetische Eigenschaften und Tieftemperatureigenschaften: Korrosionsbeständigkeit: Vollständig stabil in Vakuum/inerter Atmosphäre; ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber nicht oxidierenden Säuren, geschmolzenen Laugen und flüssigen Metallen (Lithium, Natrium, Kalium); geringer Neutronenabsorptionsquerschnitt, geeignet für Hochtemperaturwerkzeuge in Vakuumkerntests; schwerwiegender Nachteil: Schnelle Oxidation an Luft oberhalb von 600 °C, wodurch sich loses Nb₂O₅ bildet, was zu kontinuierlichem Abblättern und schließlich zum Ausfall führt. In sauerstoffreichen Hochtemperaturumgebungen sind Antioxidationsmittel erforderlich. Extrem hohe Tieftemperatur-Vibrationsbeständigkeit (DBTT). Satelliten und Weltraumsonden zeigten unter hochfrequenten Vibrationen bei -180 °C keine Risse. Die Dauerfestigkeit ist besser als die von Titanlegierungen und Hochtemperaturlegierungen. Supraleitende Eigenschaften: Enthält keine nennenswerten Mengen an Titan (Ti), weist keine praktischen supraleitenden Eigenschaften auf und kann supraleitende NbTi-Werkstoffe nicht ersetzen; das Tieftemperaturverhalten zeigt lediglich die strukturelle Zähigkeit.
Verarbeitung, Schweißen, Wärmebehandlung und Antioxidationsverfahren: 1. Kalt- und Warmumformbarkeit (Hauptvorteil): Ausgezeichnete Plastizität bei Raumtemperatur, geeignet für: Walzen dünner Bleche/dünnwandige Rohre, Drehen von Düsen, Tiefziehen, Biegen, Schmieden und Bearbeiten; die Kaltumformung kann bis zu 90 % ohne Rissbildung erreichen, was es zur am besten umformbaren Legierung unter den hochschmelzenden Legierungen macht. 2. Schweißanforderungen (Hochreiner Schutz ist entscheidend): Schweißverfahren: Vakuum-Elektronenstrahlschweißen (EBW), Handschuhkasten-WIG-Schweißen mit Argon-Schutzgas; Luftschweißen ist verboten. Schutzanforderungen: Beidseitige Schutzgasatmosphäre mit hochreinem Argon auf beiden Seiten der Schweißnaht, Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre < 20 ppm. Überschüssiger Sauerstoff führt zu Versprödung und Rissbildung der Schweißnaht. Zustand nach dem Schweißen: Die Plastizität der Schweißnaht entspricht nahezu der des Grundwerkstoffs und weist keine Kaltrisse auf. Geeignet für große und komplexe Schweißkonstruktionen (Raketentriebwerkskammer). 3. Standard-Wärmebehandlung: Spannungsarmglühen: 980–1100 °C, 1 h unter Vakuum/Argon gehalten, um Verarbeitungsspannungen abzubauen; Rekristallisationsglühen: 1260–1315 °C, 1–2 h gehalten, um einen hochplastischen Ausgangszustand zu erreichen. Erhitzen an Luft ist verboten; Erhitzen muss unter Vakuum oder in einer hochreinen Schutzgasatmosphäre erfolgen. 4. Unabdingbare Antioxidationsbeschichtung (bei hohen Temperaturen und Sauerstoff): Ohne Beschichtung ist die Verwendung nur unter Vakuum/Schutzgasatmosphäre möglich. Für den Einsatz bei atmosphärischen Temperaturen über 1000 °C ist eine Siliziddiffusionsbeschichtung (gängige Legierung R512E: Si-20Cr-20Fe) erforderlich: Durch die Siliziumdiffusion entsteht eine NbSi₂-Schicht auf der Oberfläche. Bei hohen Temperaturen bildet diese selbstheilend einen dichten SiO₂-Glasfilm, der Sauerstoff isoliert. Mit dieser Beschichtung liegt die langfristig stabile Betriebstemperaturgrenze bei 1400 °C und die kurzzeitige Spitzentemperatur bei 1480 °C. Nachteile: Die Beschichtung ist spröde und neigt bei Temperaturwechseln zu Mikrorissen. Komplexe dünnwandige Bauteile erfordern eine kontrollierte Beschichtungsdicke (100–150 µm).
Luft- und Raumfahrtraketenantriebssysteme (Kernbereich, größte Anwendung): Brennkammer für Lageregelungs-/Bahnregelungstriebwerke von Flüssigkeitsraketen, Düsenverlängerungssektion, Originalmaterial für das Lageregelungstriebwerk der Apollo-Mondlandefähre; vollständige Abdeckung der inländischen Langer-Marsch-Serie und von Satellitenbahnregelungstriebwerken. Dünnwandige, im Spinnverfahren hergestellte C103-Düse, Betriebstemperatur 1200–1450 °C, geringes Gewicht, hohe Temperaturbeständigkeit, Beständigkeit gegen Temperaturschocks, keine Verformung oder Rissbildung nach einem einzelnen Hochtemperaturimpuls. Anwendungsbereiche sind unter anderem die Auskleidung von Raketentriebwerksbrennkammern, Hitzeschutzringe für Turbinen, Regelplatten für Heckdüsen, Berstmembranen für Triebwerke, Hochtemperatur-Dichtungsringe und Gasführungsbuchsen.
