高溫合金通常的工作溫度超過600℃，在高溫下的強度、延展性、抗蠕變性能以及抗腐蝕能力都很強。對于高溫合金零部件，增材制造技術(shù)不僅能夠縮短生產(chǎn)時間、降低生產(chǎn)成本，還能優(yōu)先考慮功能設(shè)計，非常適用于制備航空發(fā)動機及燃?xì)廨啓C噴嘴、葉片、燃燒室等熱端部件，以及航天飛行器、火箭發(fā)動機等復(fù)雜零部件。近年來，高溫合金增材制造技術(shù)發(fā)展迅速，已在航空航天領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多項應(yīng)用。

▌航空發(fā)動機采用鎳基合金增材制造零部件

賽峰集團是航空發(fā)動機市場中渦扇發(fā)動機和戰(zhàn)斗機發(fā)動機的主要制造商之一。該集團eAPU60微型渦輪發(fā)動機采用了增材制造的鎳基合金噴嘴，并作為AW189型直升機的輔助動力裝置的核心部件之一。

eAPU60渦輪噴嘴采用選區(qū)激光熔化3D打印工藝制造，采用鎳基合金X代替?zhèn)鹘y(tǒng)上使用的鉻鎳鐵合金鑄件。傳統(tǒng)的渦輪噴嘴由八個組件組成，通過3D打印允許將其切割成僅僅四個部件，使得噴嘴比原來輕了35％。采用3D打印技術(shù)制造渦輪噴嘴也縮短了開發(fā)時間，3D打印組件可以在幾天內(nèi)就完成制造。

XWB-97擁有有史以來首個最大的3D打印民用航空發(fā)動機組件

羅羅公司通過與英國制造技術(shù)中心（MTC）合作，在XWB-97發(fā)動機中采用3D打印制造了鎳基合金前軸承座結(jié)構(gòu)件，該部件直徑1.5米、厚0.5米，大小類似于拖拉機輪胎。該組件并非整體，其包含的48個氣動形狀的葉片組件也是采用増材制造技術(shù)制成。

▌巡航導(dǎo)彈等高超聲速武器使用高溫合金增材制造燃燒室

超燃沖壓發(fā)動機是高超聲速武器的源動力之一，其整個結(jié)構(gòu)在工作過程中整體會處于非常高的溫度狀態(tài)，當(dāng)飛行速度為6倍聲速時，燃燒室溫度達2700 K左右，進口處的溫度甚至也達到1500K。

高超聲速武器發(fā)動機再生冷卻結(jié)構(gòu)（點擊查看）

如此高的溫度普遍使用主動冷卻系統(tǒng)，即再生冷卻結(jié)構(gòu)，其水力直徑約2 mm，比火箭發(fā)動機的冷卻通道尺寸更小。2016年，美國ATK公司采用激光粉末床熔融技術(shù)，實現(xiàn)了燃燒室的一次性整體成型，不僅大幅降低了設(shè)計與制備難度，而且有效提高了燃燒室的整體性能，而高溫合金就是制造燃燒室的主要材料。

▌增材制造鎳基合金用于火箭發(fā)動機部件

2017年，美國洛克達因公司與美國空軍合作開發(fā)了價值約1.15億美元的AR1火箭發(fā)動機，旨在取代俄制RD-180發(fā)動機。

AR1火箭發(fā)動機采用3D打印制造了一種高強度、耐燒蝕性好的鎳基超金屬合金材料(Mondaloy200™)，用于制造轉(zhuǎn)子和流體之間傳遞能量的發(fā)動機部件，此前俄制RD-180發(fā)動機部件需要金屬涂層，而這種新材料則無需涂層。

▌空客部署高溫合金大型工業(yè)級金屬增材制造系統(tǒng)

2016年，西亞基公司向空客交付的電子束增材制造(EBAM)110系統(tǒng)，能夠在打印過程中實時監(jiān)測和控制，可用于許多金屬和難熔合金，如鐵、鉭、鈮、鎢、鎳和不銹鋼等。

EBAM 110系統(tǒng)建造尺寸為1778×1194×1600 mm

從諸多報道也可以看出，當(dāng)前電子束3D打印正普遍用于高溫合金的成型，除了上述案例，最為知名的當(dāng)屬GE在近兩年大批采購和使用ACRAM EBM打印機，其生產(chǎn)的鈦鋁合金葉片已經(jīng)應(yīng)用于GE9X發(fā)動機，相比傳統(tǒng)使用的鎳基合金輕50％左右，具有更加優(yōu)異的強度重量比。

高溫合金增材制造作為目前的研究熱點與前沿方向，主要圍繞鈦合金、鎳基高溫合金、鈷鉻高溫合金等材料開展大量技術(shù)與應(yīng)用研究。該應(yīng)用方向主要開展的關(guān)鍵技術(shù)研究包括：開發(fā)模型、性能預(yù)測、高溫合金增材制造標(biāo)準(zhǔn)化等。未來，高溫合金增材制造將成熟用于航空發(fā)動機、軍用發(fā)動機、燃?xì)廨啓C等裝備，主要在燃?xì)馐?、渦輪葉片、渦輪盤等核心部件的制造中使用，有望大幅降低武器裝備的生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。

> SUS321：高溫與氫腐蝕的守 ?? ? 2024-09-20

> SUS310S耐熱鋼璀璨亮相 ?? ? 2024-09-20

> SUH310傲立于1035度高溫之 ?? ? 2024-09-20

> SUS309S高鎳奧氏體不銹鋼 ?? ? 2024-09-20

> SUS309不銹鋼之璀璨華章 ?? ? 2024-09-20

> HS2-9-1-8高速鋼 ?? ? 2024-09-19

> W.Nr.Din1.3351高速鋼 ?? ? 2024-09-19