Castheon通過(guò)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(tuán)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(jìn)入了一個(gè)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(shí)現(xiàn)了顯著的改善

技術(shù)研發(fā)背景

在航空航天和國(guó)防領(lǐng)域，對(duì)耐受極端環(huán)境的先進(jìn)材料的需求不斷增長(zhǎng)。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(shí)，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(fèi)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(lái)增強(qiáng)其高溫強(qiáng)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(dòng)機(jī)和先進(jìn)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(fèi)高達(dá)95%和低效加工。這一過(guò)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(duì)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(guò)20年的經(jīng)驗(yàn)，并在推進(jìn)關(guān)鍵火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。憑借他在推進(jìn)關(guān)鍵火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝方面的豐富經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)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(tuán)隊(duì)通過(guò)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(qiáng)化 (ODS) 和碳化物彌散強(qiáng)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(gè)數(shù)量級(jí)（1000倍），使其達(dá)到中等強(qiáng)度級(jí)別。

△C103 AM合金在高超音速溫度下具有優(yōu)異的強(qiáng)度性能。通過(guò)優(yōu)化C103 AM合金，將它升級(jí)為“Super C103 AM”可以實(shí)現(xiàn)更高的性能

進(jìn)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(xiàng)重大突破。

Gao博士表示：“Super C103™的推出代表了我們?cè)阝塁103制造技術(shù)上的重大進(jìn)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(fèi)，提高了生產(chǎn)效率。這將對(duì)航空航天和國(guó)防領(lǐng)域的關(guān)鍵組件制造產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響?！?br />
這種增強(qiáng)對(duì)于需要在極端條件下保持強(qiáng)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(qiáng)了合金的強(qiáng)度，還使其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了傳統(tǒng) Nb C103 所能達(dá)到的水平。因此，鈮超級(jí)C103的強(qiáng)度已提升至高強(qiáng)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(guó)防應(yīng)用的理想解決方案。

Gao博士補(bǔ)充道：“鈮基耐火合金有三種強(qiáng)度等級(jí)：低、中、高。通過(guò)我們的專利工藝，我們將鈮C103提升至高強(qiáng)度等級(jí)，現(xiàn)在稱為Super C103™。我們相信這一突破將在未來(lái)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(lái)顯著優(yōu)勢(shì)?！?br />
鈮C103的這一進(jìn)步代表了航空航天和國(guó)防工業(yè)的重大飛躍。通過(guò)克服傳統(tǒng)加工方法的局限性并將材料提升至新的強(qiáng)度等級(jí)，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(duì)能夠承受極端條件的材料需求的不斷增長(zhǎng)，Super C103的創(chuàng)新使其成為下一代高超音速和國(guó)防技術(shù)的關(guān)鍵組件。這些行業(yè)的未來(lái)不僅依賴于能在壓力下表現(xiàn)優(yōu)異的材料，還需要推動(dòng)成本效益和技術(shù)進(jìn)步的創(chuàng)新，