•LP-DED AL6061-RAM2原料规范和验证•LP-DED过程开发和验证•微结构和机械性能表征•热火测试7k-LBF推力类别再生冷却的喷嘴•打印大型再生式示威者NONOUGHESTOR NONOKELES NONUGHESTOR notuke notazzer
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。
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
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
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。