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鎢基合金在航空航天噴嘴的應(yīng)用現(xiàn)狀

航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤髽O為嚴(yán)苛，而鎢基合金憑借自身諸多優(yōu)異特性，在航空航天噴嘴制造中占據(jù)重要地位。在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室出口，喉襯和噴嘴需承受超高溫、高壓及高速燃?xì)鉀_刷。例如，鎢滲銅（W-Cu）復(fù)合材料喉襯應(yīng)用于長(zhǎng)征系列火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，利用鎢的耐高溫性與銅的高導(dǎo)熱性，有效解決單一材料熱應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題。美國(guó)SpaceX獵鷹火箭的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)采用鎢合金喉襯，其使用壽命較傳統(tǒng)材料大幅提升，是普通合金的5-10倍，有力保障多次點(diǎn)火任務(wù)的可靠性。在衛(wèi)星、飛船的姿態(tài)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴方面，錸鎢合金（W-Re）噴嘴用于氙離子推進(jìn)器，能在1200℃高溫下保持尺寸穩(wěn)定性，為長(zhǎng)時(shí)間在軌姿態(tài)調(diào)整提供支撐。

▲鎢合金噴嘴在航空航天的應(yīng)用 ?網(wǎng)絡(luò)Space X改動(dòng)機(jī)

然而，傳統(tǒng)工藝在制造鎢基合金航空航天喉襯和噴嘴時(shí)面臨諸多挑戰(zhàn)。復(fù)雜的內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)、精細(xì)的流道設(shè)計(jì)等，對(duì)于傳統(tǒng)加工方式而言，實(shí)現(xiàn)難度大、成本高且生產(chǎn)周期長(zhǎng)。這促使行業(yè)不斷探索新的制造技術(shù)，以滿(mǎn)足航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋?fù)雜結(jié)構(gòu)的需求。

PEP工藝制備鎢合金復(fù)雜構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)

升華三維的粉末擠出3D打印技術(shù)（PEP）為解決上述難題提供了新方案，在制備鎢基合金復(fù)雜構(gòu)件方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)鎢基合金復(fù)雜內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)集成化成型，再結(jié)合粉末冶金燒結(jié)工藝，為制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高性能鎢基合金噴嘴等構(gòu)件提供了更經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

PEP打印鎢合金航空航天噴嘴的主要優(yōu)勢(shì)

l“增材制造+粉末冶金”相結(jié)合的間接3D打印技術(shù)，可充分發(fā)揮3D打印的高自由度設(shè)計(jì)，能解決傳統(tǒng)加工方式制備大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)鎢合金構(gòu)件時(shí)的加工困難或無(wú)法加工等問(wèn)題。

l與粉末床式增材技術(shù)相比，PEP技術(shù)對(duì)粉末粒度與純度要求相對(duì)寬松，憑借獨(dú)特粘結(jié)劑配方，可兼容從0.2-100μm的寬粒徑鎢合金粉末，且對(duì)原粉球形度、均勻性無(wú)明確要求。

lPEP技術(shù)采用低溫成型、高溫成性的獨(dú)特工藝，可有效地解決其他3D打印鎢合金過(guò)程中極易出現(xiàn)的變形、裂紋、孔洞等問(wèn)題，燒結(jié)件相對(duì)密度超過(guò)99%。并保持結(jié)構(gòu)性能的一致性。

l在成本控制上，PEP打印設(shè)備成本約為同成型尺寸的激光成型設(shè)備的1/3-1/5，還可直接適配傳統(tǒng)粉末冶金工藝的前后處理設(shè)備。同時(shí)材料利用率高達(dá)98%，有效降低了原材料損耗。

PEP制備鎢基合金噴嘴的應(yīng)用前景

在航空航天噴嘴制造中，PEP技術(shù)有望帶來(lái)諸多變革。對(duì)于具有復(fù)雜冷卻通道的航空發(fā)動(dòng)機(jī)鎢合金噴嘴，PEP技術(shù)的柔性擠出頭可實(shí)現(xiàn)0.2-1.5mm超細(xì)直徑擠出，配合自主開(kāi)發(fā)的路徑規(guī)劃算法，能夠?qū)⒃拘枰嗖考唇印⒍啻渭庸さ膹?fù)雜中空結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為一次成型的完整部件。這不僅大幅減少裝配誤差，更通過(guò)優(yōu)化材料分布顯著提升構(gòu)件性能。

▲鎢合金噴嘴燒結(jié)件 ?升華三維

在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期方面，傳統(tǒng)制造工藝開(kāi)發(fā)一款新型航空航天噴嘴或喉襯，從設(shè)計(jì)到成品可能需要數(shù)月甚至數(shù)年時(shí)間，而利用PEP技術(shù)無(wú)模具限制，可輕松實(shí)現(xiàn)鏤空、梯度材料、多孔腔體集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)難熔金屬?gòu)?fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制備，將開(kāi)發(fā)到商業(yè)化的交貨時(shí)間從過(guò)去的6-12個(gè)月縮短至幾周，大大加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與商業(yè)化進(jìn)程。

從可持續(xù)發(fā)展角度分析，PEP技術(shù)在制備過(guò)程中，有效減少機(jī)加工工序，降低能源消耗與廢棄物排放。同時(shí)，其高材料利用率減少了對(duì)原材料的需求，符合航空航天領(lǐng)域綠色制造的發(fā)展趨勢(shì)。

升華三維現(xiàn)已構(gòu)建材料開(kāi)發(fā)-設(shè)備制造-工藝優(yōu)化-后處理全產(chǎn)業(yè)鏈能力，形成覆蓋鎢、鉬、鉭、鈮等十余種難熔金屬材料庫(kù)，可提供先進(jìn)的PEP工藝設(shè)備、打印服務(wù)及解決方案。歡迎新老客戶(hù)咨詢(xún)洽談：