铌的主要强化途径是固溶、沉淀和形变热处理。在铌合金中，含有合金元素钨和钼可显著提高其高温和低温强度，但含量过多则会降低合金工艺性能。钽是中等强化元素,且能降低合金的塑性-脆性转变温度。铌合金强化的另一个途径是加入钛、锆和铪以及一定比例的碳，形成弥散的碳化物相，进行沉淀强化。此外，这些活性元素还能改善其他性能，如钛可明显改善合金的抗氧化和工艺性能；铪和锆可提高合金的抗熔融碱金属腐蚀性能；铪能显著改善合金的抗氧化性能和焊接性能。高强铌合金一般都含有大量固溶元素（钨、钼、钽等）进行固溶强化，同时也采用沉淀强化使合金具有高强度（见金属的强化）。这些合金塑性加工较困难，需要严格控制变形工艺参数。中强合金除 Nb-10W-1Zr-0.1C合金含有碳化物
沉淀强化相外，其他品种是加入中等含量的固溶强化元素以保证具有优良的综合性能。低强合金只要加入适量的钛、锆和铪，就可以保证合金具有优异的加工性能。
铌的高温抗氧化性能很差,在600℃左右就开始迅速氧化。虽然发展出像 WC-3015（Nb-15W-4Ta-28Hf-2Zr-0.1C）这样的具有一定抗氧化性能的高强铌合金，然而远不能满足实际要求，仍需依靠高温抗氧化涂层来保护。保护铌合金效果较好的是Si-Cr-Fe系、Cr-Ti-Si系和Al-Cr-Si系涂层。