Компания Metalysis будет разрабатывать порошок сплава танбия для производителя ракет-носителей Skyrora . Компания Metalysis использует процесс твердотельного электролиза FFC , первоначально разработанный в Кембриджском университете и известный как метод FFC Cambridge. Это одностадийный электрохимический процесс получения металлических порошков посредством электролиза. Потенциально более дешевый, этот процесс позволяет британской компании производить оксиды металлов, которые в этой стране обычно было бы сложно производить. Тем временем Skyora разрабатывает орбитальные ракеты-носители, включая одноименную ракету-носитель для малых спутников, двухступенчатую ракету с твердотопливными ракетными двигателями и космический буксир. Европейское космическое агентство (ЕКА) финансирует девятимесячные исследования в рамках Программы общей поддержки технологий (GSTP).

Целью программы является разработка тугоплавкого сложного концентрированного сплава (RCCA), в частности, танбия, который, как утверждается, обладает превосходными свойствами для компонентов ракет, таких как сопла и камеры сгорания. Skyrora планирует провести тестовую печать материала на своём Skyprint 2 – гибридной системе DED и фрезерования, способной производить детали длиной до 2,3 метра. Системы DED ранее использовались не только для производства деталей RCCA, но и для легирования самих материалов, что может помочь команде довести танбий до совершенства для применения в двигателях.

Компания надеется достичь уровня TRL 6 в течение 9 месяцев. Для этого она привлекла Thermo-Calc Solutions , известную шведскую компанию, предлагающую программное обеспечение для прогнозирования и расчёта свойств. Используя их базы данных, это программное обеспечение позволяет пользователям находить материалы, прогнозировать их поведение или открывать новые. Программное обеспечение Thermo-Calc для интегрированного вычислительного материаловедения (ICME), используемое для моделирования и прогнозирования свойств сплавов, вскоре станет ещё более совершенным благодаря усовершенствованным вычислениям, аддитивным методам изготовления сплавов, электролизу и другим способам получения порошков. Thermo-Calc — это компания, которая фактически создала сплав тантала и ниобия Tanbium.

Skyrora надеется, что Tanbium будет работать лучше, чем C103 и Inconel 718 , «обеспечивая более высокую термостойкость, улучшенную пластичность, повышенную стойкость к окислению и лучшую обрабатываемость лазером, чем существующие сплавы, и прогнозирует, что он может продлить срок службы компонентов и время горения, одновременно снижая вес без влияния на производительность».

Они также считают, что только европейской космической отрасли потребуется 20 000 кг порошка C103 в течение следующих пяти лет. Если это правда, это было бы просто смешно. ЕКА и Skyrora поступили бы правильно, если бы несколько лет назад опубликовали эту цифру более широко, чтобы люди могли инвестировать в производство C103, если бы они этого ожидали.

Сам порошок будет производиться методом электролиза FFC Cambridge компании Metalysis, который широко применяется для высокоэнтропийных сплавов (ВЭС). Действительно, для некоторых соединений RCCA компания Metalysis может оказаться более эффективным источником, чем аддитивные и/или традиционные системы обработки порошков. Компания заявляет, что «уникальное предложение Metalysis в области ВЭС: лёгкие тугоплавкие ВЭС в промышленных масштабах – это прорыв в материаловедении, невиданный со времён бронзового века». Компания Metalysis действительно имеет потенциал стать ключевым поставщиком конструкционных сплавов, подходящих для различных целей. В то же время, она может стать более эффективной и, возможно, более дешёвой альтернативой.

Об этом заявил генеральный директор компании «Металлиз» Нитеш Шах:

 Компания Metalalysis очень рада участвовать в этом проекте, финансируемом ЕКА, используя наш опыт в области сплавов и высокоэнтропийных сплавов для производства нового сплава танбий, который, как ожидается, значительно продлит срок службы космических компонентов. Skyrora обратилась к нам в качестве партнёра по передовым материалам, поскольку только наш твердотельный процесс позволяет производить столь широкий спектр новых сплавов.   Мы с нетерпением ждём успешного завершения первого этапа этого проекта и перехода ко второму и третьему этапам, что окажет существенное влияние на рынок космических двигателей. 

В то же время управляющий директор Thermo-Calc Solutions доктор Ида Берглунд заявила:

«Масштабирование производства порошков из тугоплавких сплавов требует точности и качества. Этот проект, а также опыт и знания компании Metalysis в производстве высококачественных тугоплавких порошков, помогут нам быстрее вывести Tanbium на рынок космических двигателей».

А технический директор ЕКА Саймон Хайд отметил, что

Материалы, способные работать при сверхвысоких температурах, для ракетных двигателей являются ключевым элементом в рабочих планах ЕКА. Этот проект отлично справляется с этой задачей: он сочетает в себе разработку индивидуального сплава с уникальным производственным подходом. Эти технологии идеально сочетаются с лазерной плавкой порошков и аддитивным производством. Используя этот сплав, танбий, консорциум решает важнейшую задачу для сверхвысокотемпературных применений в Европе. Они открывают потенциально богатые возможности для космической промышленности и обеспечивают Европе надежную цепочку поставок.

Европейское участие в новой космической гонке, скорее всего, будет иметь форму космического туриста, чем что-либо значительное. Сказать, что разработка и коммерциализация танбия важны, было бы преуменьшением. Владеть будущим систем сплавов или быть тем, кто разработает оптимальный сплав для турбомашин или ракетных двигателей, является большим коммерческим призом. Уникально, быть первым с лучшим конкретным сплавом для конкретного применения может привести к гораздо большему количеству побед в различных металлах и отраслях промышленности с помощью систем RCCA. RCCA - это на самом деле палитра, которая, если использовать с аддитивными и/или электролизом, а также вычислительными инструментами, может обнаружить лучшие высокопроизводительные сплавы для конкретной цели. RCCA - это, по сути, анобтаниум, класс материалов, которые могут быть легче, с термостойкостью более 100 °C, имея при этом лучшую пластичность, предел текучести и лучшую вязкость разрушения, и все это одновременно.

Первое в мире производство и коммерческое производство этих материалов — значительное достижение не только в коммерческом, но и в геополитическом плане. Системы сплавов, такие как инконель, продолжают доминировать в самых требовательных областях применения, но они были разработаны ещё в 1960-х годах. RCCA — это палитра будущего, которую можно использовать для создания красок будущего. В случае успеха этот проект одним махом позволит вывести из Европы нечто большее, чем просто одного космического пассажира.

Источник