鈮的主要強化途徑是固溶、沉淀和形變熱處理。在鈮合金中，含有合金元素鎢和鉬可顯著提高其高溫和低溫強度，但含量過多則會降低合金工藝性能。鉭是中等強化元素,且能降低合金的塑性-脆性轉變溫度。鈮合金強化的另一個途徑是加入鈦、鋯和鉿以及一定比例的碳，形成彌散的碳化物相，進行沉淀強化。此外，這些活性元素還能改善其他性能，如鈦可明顯改善合金的抗氧化和工藝性能；鉿和鋯可提高合金的抗熔融堿金屬腐蝕性能；鉿能顯著改善合金的抗氧化性能和焊接性能。高強鈮合金一般都含有大量固溶元素（鎢、鉬、鉭等）進行固溶強化，同時也采用沉淀強化使合金具有高強度（見金屬的強化）。這些合金塑性加工較困難，需要嚴格控制變形工藝參數(shù)。中強合金除 Nb-10W-1Zr-0.1C合金含有碳化物
沉淀強化相外，其他品種是加入中等含量的固溶強化元素以保證具有優(yōu)良的綜合性能。低強合金只要加入適量的鈦、鋯和鉿，就可以保證合金具有優(yōu)異的加工性能。
鈮的高溫抗氧化性能很差,在600℃左右就開始迅速氧化。雖然發(fā)展出像 WC-3015（Nb-15W-4Ta-28Hf-2Zr-0.1C）這樣的具有一定抗氧化性能的高強鈮合金，然而遠不能滿足實際要求，仍需依靠高溫抗氧化涂層來保護。保護鈮合金效果較好的是Si-Cr-Fe系、Cr-Ti-Si系和Al-Cr-Si系涂層。