TANIOBIS为新太空领域开发增材制造用铌合金材料

2025年7月24日，南极熊获悉，铌合金粉末制造商TANIOBIS GmbH推出专为航空航天推进和结构硬件的高热负荷而设计的材料——铌基AMtrinsic 粉末，旨在满足日益增长的零部件需求。这些零部件在暴露于 1000°C 以上的高温时仍必须保持机械完整性——这种高温条件超越了普通航空航天合金的极限，应用领域包括喷气发动机喷嘴、控制段和卫星推进器。

近年来，TANIOBIS 专注于欧洲蓬勃发展的“新太空”（NewSpace）领域，AMtrinsic C-103和AMtrinsic FS-85是为增材制造新开发的两种含铌合金，专为 3D 打印生产几何优化的部件而设计。此类部件可以包含内部通道、减重结构或复杂的轮廓，而这些是铸造或减材制造工艺难以或无法实现的。据公司信息显示，这些合金已在要求极热环境下结构性能的环境中投入使用。

产品经理Bahar Fayyazi博士表示，公司的增材制造合金专为热应力航空航天系统而设计。从精密的卫星推进器到可重复使用的航天发射系统，铌合金兼具高温稳定性和机械完整性，为新型太空任务提供了材料基础。 TANIOBIS公司报告称正在与研究机构和国际公司合作开发粉末，以使材料性能符合航空航天制造要求。

△铌合金3D打印推进组件。图片来自TANIOBIS。

独立研究凸显了人们对这些材料的兴趣。美国宇航局位于克利夫兰的格伦研究中心对几种铌合金（包括C-103、FS-85和Cb-752）进行了增材制造评估，这是“历史铌合金高温机械性能”研究的一部分，研究可通过NASA技术报告服务器（NTRS）获取。结果表明，FS-85和Cb-752在高温下的机械强度和蠕变性能方面均优于C-103，这些数据凸显了在热防护部件和受热应力的推进区域的潜在优势。

随着先进推进系统面临传统镍基合金约1050°C的机械稳定性极限，航空航天领域对耐热材料的需求日益增长。铌体系则扩展了这一极限。TANIOBIS表示在可打印铌粉末方面的研究成果将高温性能与增材制造的设计自由度相结合，从而支持欧洲航空航天业的发展，同时与传统制造方法相比，还能减少材料浪费。持续改进粉末特性旨在为关键任务制造提供一致的性能，并拓展未来太空硬件的材料基础。

△同一铌合金部件的顶视图，显示了内部晶格和集成通道。图片来自 TANIOBIS。

航空航天合金的材料鉴定工作

近年来，人们加快了对铌和钛合金进行航空级增材制造认证的努力。在美国，金属 3D 打印机制造商Velo3D与Amaero Ltd合作，以推进C103 铌和 Ti-6Al-4V 粉末的认证。由奥本大学国家增材制造卓越中心(NCAME)进行的测试表明，符合ASTM和AMS 标准，包括 ASTM F3635 B 类和 AMS7015。此次合作是更广泛努力的一部分，旨在确保国防和航天应用中高性能耐火材料的国内供应链，计划在 2025 年底在 Velo3D 的Sapphire 系统中部署超过 1,000 公斤的粉末。

加拿大也在同步开展资格认证活动。PyroGenesis最近确认，波音公司是参与Ti64 粉末审批流程的航空航天原始设备制造商 (OEM) 。采用NexGen 等离子雾化系统生产的粗 Ti64 粉末已通过波音公司的技术标准，并即将进入最后的资格认证阶段。粗 Ti64材料适用于包括电子束熔化和定向能量沉积 (DED) 在内的增材制造工艺。PyroGenesis 已储备这种钛合金，预计将于 2025 年获得正式供应商资格，同时将继续提升产量，以满足不断变化的航空航天需求。

△耐火粉末。图片来自 Amaero。