Castheon通過3D打印技術(shù)開發(fā)高超音速應(yīng)用耐火合金Super C103

2024年9月9日，南極熊獲悉，ADDAMN集團子公司Castheon宣布推出突破性的高性能耐火合金Super C103™，這一創(chuàng)新標(biāo)志著鈮C103的應(yīng)用進入了一個全新的階段。

△Super C103合金在結(jié)構(gòu)完整性和高溫性能方面都實現(xiàn)了顯著的改善

技術(shù)研發(fā)背景

在航空航天和國防領(lǐng)域，對耐受極端環(huán)境的先進材料的需求不斷增長。鈮C103作為一種耐火合金，它在高溫和高磨損的環(huán)境中表現(xiàn)出色，因此在這些條件下使用時，它能有效地抵御熱量和磨損。然而，傳統(tǒng)的鈮C103鍛造方法由于材料浪費和加工限制，限制了它的應(yīng)用潛力。

鈮C103主要由鈮 (Nb) 組成，并添加了鉿 (Hf) 和鈦 (Ti) 來增強其高溫強度和抗氧化性。盡管它的耐腐蝕性和穩(wěn)定性使其成為火箭發(fā)動機和先進武器的理想選擇之一，但傳統(tǒng)的鍛造方法往往導(dǎo)致材料浪費高達95%和低效加工。這一過程不僅昂貴且不靈活。

3D打印革新高超音速應(yīng)用的耐火合金

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，Castheon公司在Youping Gao博士的領(lǐng)導(dǎo)下，利用金屬3D打印技術(shù)重新定義了鈮C103的制造方式。Gao博士在Aerojet Rocketdyne擁有超過20年的經(jīng)驗，并在推進關(guān)鍵火箭發(fā)動機制造工藝方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。憑借他在推進關(guān)鍵火箭發(fā)動機制造工藝方面的豐富經(jīng)驗以及對鈮C103制造挑戰(zhàn)的深入理解，為Castheon開發(fā)這種突破性的鈮 C103 技術(shù)提供了重要支持和幫助。

Castheon的技術(shù)團隊通過專利3D打印技術(shù)，精確控制了鈮C103的微觀結(jié)構(gòu)和沉積速率，成功集成了氧化物彌散強化 (ODS) 和碳化物彌散強化 (CDS) 結(jié)構(gòu)。這一工藝相較于傳統(tǒng)鍛造方法，顯著提高了材料的抗蠕變性能，提升了三個數(shù)量級（1000倍），使其達到中等強度級別。

△C103 AM合金在高超音速溫度下具有優(yōu)異的強度性能。通過優(yōu)化C103 AM合金，將它升級為“Super C103 AM”可以實現(xiàn)更高的性能

進一步的優(yōu)化使得Castheon成功開發(fā)了Super C103™，這一創(chuàng)新產(chǎn)品在LPBF工藝中精確整合了高顆粒碳顆粒。這一戰(zhàn)略性嵌入顯著改善了Super C103™的結(jié)構(gòu)完整性和高溫性能，標(biāo)志著耐火合金領(lǐng)域的一項重大突破。

Gao博士表示：“Super C103™的推出代表了我們在鈮C103制造技術(shù)上的重大進步。這一突破不僅提升了材料的性能，還大大減少了材料浪費，提高了生產(chǎn)效率。這將對航空航天和國防領(lǐng)域的關(guān)鍵組件制造產(chǎn)生深遠的影響�！�

這種增強對于需要在極端條件下保持強度和穩(wěn)定性的材料應(yīng)用尤其重要。高顆粒碳顆粒所提供的優(yōu)化微觀結(jié)構(gòu)不僅顯著增強了合金的強度，還使其性能遠遠超越了傳統(tǒng) Nb C103 所能達到的水平。因此，鈮超級C103的強度已提升至高強度類別，使其成為材料性能至關(guān)重要的尖端航空航天和國防應(yīng)用的理想解決方案。

Gao博士補充道：“鈮基耐火合金有三種強度等級：低、中、高。通過我們的專利工藝，我們將鈮C103提升至高強度等級，現(xiàn)在稱為Super C103™。我們相信這一突破將在未來的高超音速導(dǎo)彈和防御系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并在成本和性能方面帶來顯著優(yōu)勢�！�

鈮C103的這一進步代表了航空航天和國防工業(yè)的重大飛躍。通過克服傳統(tǒng)加工方法的局限性并將材料提升至新的強度等級，Castheon為高應(yīng)力環(huán)境中耐火合金的使用設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。隨著對能夠承受極端條件的材料需求的不斷增長，Super C103的創(chuàng)新使其成為下一代高超音速和國防技術(shù)的關(guān)鍵組件。這些行業(yè)的未來不僅依賴于能在壓力下表現(xiàn)優(yōu)異的材料，還需要推動成本效益和技術(shù)進步的創(chuàng)新，