我國火箭推力室3D打印，又一空白被填補！

3D打印技術(shù)參考注意到，寧夏日報12月16日消息，中色東方下屬企業(yè)寧夏東方智造科技有限公司自主研發(fā)的增材制造米級鈮鎢合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)推力室成功交付！它不但填補了國內(nèi)在大尺寸難熔金屬3D打印領(lǐng)域的技術(shù)空白，也為我國航天極端工況部件的制造開辟了新路徑。

相比傳統(tǒng)工藝，該推力室的重量減輕了30%。而在航天發(fā)射中，每減重1公斤就可以節(jié)省數(shù)萬元的發(fā)射成本。

從材料上來說，這也是一項有重要意義的突破。鈮鎢合金是第二代航天高溫鈮基合金，熔點高達2500℃、強度是傳統(tǒng)鈮鉿合金的兩倍以上，是極端環(huán)境的理想選材。

但是，材料的高熔點也造成加工難度極大，即便是采用金屬3D打印也絕非易事。火箭推力室的尺寸達到米級，內(nèi)部還有近百條要求±0.1mm精度的冷卻流道，這使得制造難度成倍增長。

報道顯示，東方智造擁有國內(nèi)唯一的鉭鈮合金增材制造全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，依托其核心專利和中色東方的技術(shù)支持，通過深入聯(lián)系材料特性與航天標準及多次技術(shù)迭代，研究團隊攻克了高熔點材料的3D打印成形，復(fù)雜結(jié)構(gòu)精度控制以及應(yīng)力均衡等難題。

3D打印技術(shù)參考查詢到，東方智造公司以難熔金屬、難熔金屬基合金、難熔高熵合金冶煉加工、球形鉭粉、鉭鎢合金粉、鈮粉、鈮鎢合金粉加工與銷售3D打印產(chǎn)品設(shè)計、3D打印服務(wù)、3D打印產(chǎn)品銷售為主營業(yè)務(wù)。

2024年，華曙高科報道指出，其正與東方智造一起，在難熔金屬大尺寸、產(chǎn)業(yè)化3D打印解決方案及打印服務(wù)方面展開合作，后者已引入華曙FS271M、FS273M以及FS511M金屬3D打印機。

東方智造難熔合金3D打印應(yīng)用（來自華曙高科）

鈮合金被當作鎳基高溫合金的潛在替代品。鎳基高溫合金機械穩(wěn)定性極限大概為1050°C，超過這個溫度性能就會下降。而鈮合金在極端熱負荷下仍能保持強度，所以是發(fā)動機噴嘴、衛(wèi)星推進器和控制面等部件的理想材料。3D打印技術(shù)能夠制造出鍛造或鑄造難以做到的輕量化和復(fù)雜幾何形狀，因此關(guān)于鈮合金的3D打印也被國外同行所重視。

Castheon公司3D打印的Nb C103推力室部件

如要將鈮合金用于3D打印，還需要優(yōu)化材料的成分和粉末特性，使其能夠可靠穩(wěn)定的進行3D打印，產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)穩(wěn)定，性能應(yīng)一致，更需要滿足航天認證標準。

3D打印技術(shù)參考注意到，美國制造研究院于2024年撥款600萬美元用于資助6K Additive開發(fā)鈮合金在粉末床熔融和定向能量沉積應(yīng)用中的性能。

美國宇航局格倫研究中心近期進行了一項研究，評估了增材制造的鈮合金C-103、FS-85和Cb-752材料的力學(xué)性能。特別關(guān)注這些材料在高溫環(huán)境下的拉伸強度以及抗蠕變特性。結(jié)果顯示：FS-85和Cb-752兩種鈮合金在高溫下的機械強度比C-103更高，抗蠕變性能也更加出色，因此這兩種材質(zhì)對于熱應(yīng)力推進及熱防護系統(tǒng)來說有著重要的應(yīng)用潛力!

Nikon SLM Solutions 3D打印的C103鈮合金

總的來講，鈮合金的3D打印正日益受到越來越多的關(guān)注。但國內(nèi)在該領(lǐng)域開展研究的機構(gòu)仍然很少。東方智造此次交付米級的3D打印推力室，不僅僅是填補了空白，也意味著我國的用戶單位已經(jīng)察覺到3D打印制造難熔合金在航天領(lǐng)域的重要性，相信后續(xù)的進展將更迅速。

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