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液体火箭定向能量沉积概述...
参考文献： • Honore, M。“通过激光金属沉积对火箭喷嘴延伸部分进行结构强化”。支持沃尔沃通道壁喷嘴。Force Technology。MTI Mtg Laserfusing 演示。2013 年 2 月 1 日。 • O'Neill., W., Cockburn., A., 等人。“Ti 和 Ti64 合金的超音速激光沉积”。第 5 届高功率光纤激光器及其应用国际研讨会/第 14 届激光光学国际会议。2010 年 7 月 1 日。俄罗斯圣彼得堡。 • Paul R. Gradl。“液体火箭通道壁喷嘴的快速制造技术”，第 52 届 AIAA/SAE/ASEE 联合推进会议，推进和能源论坛，(AIAA 2016-4771) • Gradl, PR、Mireles, O.、Andrews, N。“推进系统增材制造简介。 10.13140/RG.2.2.13113.93285
液体火箭发动机通道壁喷嘴制造技术进步
再生冷却或倾倒冷却喷嘴是热气体膨胀的关键部件，可实现液体火箭发动机系统的高温和性能。再生冷却通道壁喷嘴是整个推进行业使用的一种设计解决方案，是一种制造带有内部冷却液通道的喷嘴结构的简化方法。通道壁喷嘴 (CWN) 设计的规模和复杂性可能给制造带来挑战，从而延长交货时间并提高成本。其中一些挑战包括：1) 独特且耐高温的材料，2) 在制造和组装过程中对大型零件的严格公差以容纳高压推进剂，3) 薄壁特征以保持足够的壁温，以及 4) 独特的制造工艺操作和复杂的工具。美国国家航空航天局 (NASA) 和美国专业制造供应商正在完善现代制造技术，以降低复杂性并降低与通道壁喷嘴制造技术相关的成本。增材制造 (AM) 是正在评估的通道壁喷嘴关键技术进步之一。推进部件的增材制造大部分集中在激光粉末床熔合 (L-PBF) 上，但目前还无法将其规模化应用于大型喷嘴。NASA 正在开发用于喷嘴的定向能量沉积 (DED) 技术，包括基于电弧的沉积、吹粉沉积和激光丝直接封堵 (LWDC)。目前考虑采用不同的方法来制造喷嘴，并且每种 DED 工艺都提供独特的工艺步骤以实现快速制造。基于电弧和吹粉沉积的技术用于形成 CWN 衬套。正在展示各种材料，包括 Inconel 625、Haynes 230、JBK-75 和 NASA HR-1。吹粉 DED 工艺也正在展示如何在类似材料中通过一次操作形成整体通道喷嘴。LWDC 工艺是一种使用局部激光丝沉积技术封堵衬套内通道并形成结构夹套的方法。除了双金属收尾材料（C-18150 - SS347 和 C-18150 - Inconel 625）外，该工艺还使用了上述相同的材料。NASA 已完成对各种通道壁喷嘴制造技术的工艺开发、材料特性和热火测试。本出版物概述了正在评估的各种通道壁喷嘴制造工艺和材料，包括热火测试的结果。还讨论了与通道壁喷嘴制造相关的未来发展和技术重点领域。
开发定向能源沉积的NASA HR-1，以优化液体火箭发动机应用的特性
添加剂制造和新材料正在发展，多个同事和组织负责NASA HR-1的发展和发展。作者要感谢SLS液体发动机办公室（LEO）计划以及快速分析和制造推进技术（RAMPT）提供资金和支持以开发流程并推进这种合金。我们要感谢Johnny Heflin，Keegan Jackson和John Fikes提供了项目领导。我们要感谢我们的行业和学术界合作伙伴，包括RPM创新（RPMI），Beam，Fraunhofer，Formalloy和Auburn University的Nima Shamsaei（Rampt公共私人合作伙伴），以及阿拉巴马大学（UAH）大学（UAH）的Judy Schneider（UAH）（UAH）（UAH）开发和特征分类的sampemples。我们还要感谢提供原料粉的各种供应商，包括均质化金属公司（HMI），Praxair和Powder Alloy Corporation（PAC）。热处理是一项关键操作，我们的专家Pat Salvail，Kenny Webster和David Cole提供了出色的支持。我们还要感谢NASA GRC Counterparts，包括David Ellis，Justin Milner，Chris Kantzos，Ivan Locci以及许多其他帮助评估和表征样本的人。此外，我们认识到其他工程师在整个开发和测试中都提供了投入，包括托马斯·蒂斯利（Thomas Teasley），克里斯·普罗尔兹（Chris Protz），威尔·蒂尔森（Will Tilson），布莱恩·韦斯特（Brian West），凯瑟琳·贝尔（Brian West），凯瑟琳·贝尔（Catherine Bell），萨曼莎·麦克莱罗（Samantha McLeroy）以及MSFC，GRC和工业的许多其他工程。
激光粉末定向能沉积 NASA HR-1 的开发旨在优化液体火箭发动机应用的性能
DED NASA HR-1 开发面临的挑战：化学和微观结构不均匀性 1. 沉积态合金表现出不同程度的化学偏析和微观结构梯度。 2. 锻造合金可以通过热/冷轧（或锻造）和热处理进行优化，以消除化学偏析和微观结构不均匀性 3. 但 AM 材料的微观结构只能通过热处理进行优化 4. 因此，开发适当的热处理对于 AM 合金开发的成功至关重要。 5
超越构建体积：冷喷涂增材制造......
冷喷涂增材制造 (CSAM) 使用惰性气体载体将金属粉末加速至超音速并将其喷射到目标物体上，随后粉末颗粒在目标物体上变形并通过固态结合粘附在基材上。通过更换粉末，该技术可用于制造多材料（或分级材料）部件。高性能液体火箭发动机 (LRE) 燃烧室通常是双金属的，结合了高热导率铜合金衬套和高强度镍合金结构夹套。因此，CSAM 工艺对于液体火箭发动机燃烧室制造具有许多优势。本文讨论了使用 CSAM 进行 LRE 制造的优缺点，然后描述了使用 CSAM 技术制造的演示双金属燃烧室的设计，并展示了制造试验的结果。
KARI 的增材火箭计划旨在实现低成本、可持续的太空旅行
摘要 本文将介绍韩国航空宇宙研究院经济实惠且环保的太空运输计划所采用的增材制造液体火箭发动机部件，并介绍推力室和其他部件的当前发展状况。已采用增材制造技术制造了多个推力室部件，即激光粉末床熔合 (L-PBF) 和粉末定向能量沉积 (p-DED)，L-PBF 的材料为纯铜、Inconel718 和 CuCrZr，p-DED 的材料为铝青铜和 Inconel 625。并对制造的推力室进行了点火试验。用于 30 kN 推力液体火箭发动机的涡轮泵也正在设计和计划通过增材制造进行制造。此外，还评估和验证了增材制造对发动机喷嘴延伸、高压容器、热交换器和推力框架的可行性和适用性。
用于液体的 NASA HR-1 材料的增材制造...
摘要 NASA HR-1 是一种高强度 Fe-Ni 高温合金，旨在抵抗高压、氢环境脆化、氧化和腐蚀。NASA HR-1 最初由 NASA 于 1990 年代开发，源自 JBK-75，旨在提高高压氢环境中的强度和延展性。NASA HR-1 的化学配方旨在满足液体火箭发动机应用的要求，特别是在高压氢环境中使用的部件。最近使用增材制造 (AM) 的发展使这种材料成为快速分析和制造推进技术 (RAMPT) 计划下的通道冷却喷嘴和其他液体火箭发动机部件应用的有吸引力的选择。RAMPT 计划已确定基准，以全面发展和表征 NASA HR-1 材料。NASA HR-1 满足液体火箭发动机部件的材料要求，包括良好的抗氢性、高导电性、良好的低周疲劳性能以及高热通量环境中通道冷却喷嘴的高伸长率和强度。初步开发和特性描述已完成，使用吹粉定向能量沉积 (DED) 和激光粉末床熔合 (L-PBF) 增材制造技术开发材料测试样品和喷嘴硬件。NASA HR-1 粉末已从多家粉末供应商处采购并进行了特性描述，一系列开发和硬件样品已使用 DED 和 L-PBF 完成制造。材料特性描述包括热处理开发、金相学、化学评估、机械测试、热物理性能测量以及相关喷嘴硬件的制造以证明可行性。本文介绍了该工艺和早期材料开发的结果，并提供了包括硬件制造在内的未来开发工作。
金属增材制造技术的进步和
9 Gradl, P.、Greene, S.、Protz, C.、Bullard, B.、Buzzell, J.、Garcia, C.、Wood, J.、Osborne, R.、Hulka, J. Cooper, K. 液体火箭发动机燃烧装置的增材制造：工艺开发和热火测试结果摘要。第 54 届 AIAA/SAE/ASEE 联合推进会议，AIAA 推进和能源论坛，(AIAA 2018-4625)。2018 年 7 月 9 日至 12 日。俄亥俄州辛辛那提。
增材制造 NASA HR-1 液体燃料的工艺开发和热火测试
增材制造 (AM) 提供了新的设计和制造机会，可以降低成本和缩短工期、整合零件并优化性能。正在评估的一项技术是激光粉末定向能量沉积 (LP-DED)，与激光粉末床熔合 (L-PBF) 相比，该技术可显著提高规模。NASA 和行业合作伙伴一直在开发 LP-DED 工艺，以展示用于液体火箭发动机通道冷却喷嘴的内部通道几何形状和开发组件。优化液体火箭发动机在极端高压和氢环境中的材料仍然是一项关键挑战。NASA 已经开发出一种名为 NASA HR-1（耐氢 -1）的辅助材料作为使用 AM 技术的解决方案。NASA HR-1 是一种高强度 Fe-Ni 高温合金，旨在抵抗高压、氢环境脆化、氧化和腐蚀。NASA HR-1 满足液体火箭发动机部件的材料要求，包括良好的耐氢性、高导电性、良好的低周疲劳性能以及高热通量环境中部件的高伸长率和强度。除了供应链的进步之外，高密度薄壁材料的材料特性和工艺特性已经完成。NASA 还在 LP-DED NASA HR-1 中完成了几个缩比和全尺寸通道壁喷嘴的制造，并完成了热火测试。这包括改进工艺以生产薄壁和各种通道几何形状，以满足通道壁喷嘴应用的要求。本文将概述 LP-DED 工艺开发、材料特性和特性、组件制造和热火测试。使用液氧 (LOX)/甲烷对着陆器级 7K-lbf 推力室完成了热火测试。除了硬件开发之外，还将介绍热火测试的设计概述和结果，以供未来在 2K-lbf 和 35k-lbf 推力室和大型制造技术演示器上进行测试。