Ниобий C-103
Ниобий C-103 (Nb-10Hf-1Ti-0.7Zr) – это ниобиевый сплав C-103. Сплав C-103 обладает превосходными свойствами холодной пластической деформации и формовки, что позволяет производить прокаткой и волочением изделия различной формы, такие как пластины, полосы, прутки и проволока. Сплав C-103 можно сваривать такими методами, как сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) и электронно-лучевая сварка. Качество сварки зависит от чистоты аргона и вакуума: чем чище аргон и ниже остаточное давление, тем лучше качество сварки. Он является отличным материалом для сопел жидкостных ракетных двигателей, лёгких двигательных установок и камер сгорания ракетных двигателей. Например, в удлиненной части сопла ракетного двигателя лунного посадочного модуля «Аполлон» использовался ниобиевый сплав C-103. Кроме того, его можно использовать для изготовления турбонасосов и деталей высокотемпературных реактивных двигателей. Он также находит применение в полупроводниковой, энергетической и нефтегазовой промышленности, например, в качестве высокотемпературных компонентов в производстве полупроводников и компонентов высокотемпературного оборудования высокого давления в нефтегазодобыче.
Сплав ниобия C-103 обладает значительными преимуществами, особенно подходя для работы в условиях высоких температур и экстремальных условий. Его жаропрочность остается стабильной даже при 1100 °C, сохраняя определенный предел прочности на разрыв, значительно превышающий таковой у обычных металлов, что позволяет ему выдерживать длительные высокотемпературные условия без разрушения. Он обладает превосходной вязкостью в широком диапазоне температур, с температурой перехода от вязкого состояния к хрупкому до -196 °C, сохраняя хорошую вязкость от глубоких криогенных до высокотемпературных сред, предотвращая хрупкое разрушение и адаптируясь к применению в различных температурных диапазонах. Благодаря сочетанию электронно-лучевой и вакуумно-дуговой плавки сплав достигает высокой чистоты и однородности состава, что обеспечивает минимальные колебания характеристик и высокую надежность при массовом производстве. Он также обладает стойкостью к высокотемпературному окислению (превосходящей стойкость чистого ниобия) и низкотемпературной хрупкости, что делает его пригодным для экстремальных условий в аэрокосмической промышленности, глубоководных приложениях и производстве полупроводников.
3D-печать ниобиевой нитью C-103 — это новая производственная технология, использующая нить из сплава ниобия C-103 в качестве сырья для создания деталей сложной формы путем послойного осаждения. Для 3D-печати ниобиевой нитью C-103 обычно используются такие процессы, как лазерное плавление (ЛП) или электронно-лучевая плавка (ЭЛП). При ЛП высокоэнергетический лазерный луч фокусируется на ниобиевой нить C-103, быстро расплавляя ее и осаждая на подложке, образуя тонкий слой покрытия. Затем лазерный луч продолжает сканировать по заданной траектории, слой за слоем, формируя трехмерную сплошную деталь. В то же время, технология электронной печати (EBM) использует электронный луч в качестве источника тепла, расплавляя нить ниобия C-103 в вакууме и нанося её слой за слоем.
По сравнению с традиционными методами производства, 3D-печать нитью ниобия C-103 обладает значительными преимуществами. Она позволяет формовать сложные детали практически в готовом виде, значительно сокращая отходы материала и время обработки. Например, традиционные методы ковки приводят к отходам материала до 95% при изготовлении деталей из ниобия C-103, в то время как 3D-печать эффективно снижает этот процент. Кроме того, 3D-печать позволяет точно контролировать микроструктуру и свойства материала, удовлетворяя потребности различных областей применения. Благодаря превосходной высокотемпературной прочности, хорошей низкотемпературной вязкости и коррозионной стойкости, сплав ниобия C-103 в основном используется для 3D-печати в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая и оборонная промышленность. Например, его можно использовать для изготовления высокотемпературных деталей, таких как сопла и камеры сгорания ракетных двигателей, а также термостойких конструктивных элементов космических аппаратов.