英国牛津大学衍生公司Alloyed获得英国航空技术研究院（ATI）100万英镑资助，推进3D打印镍基高温合金ABD-1000AM在商用喷气发动机中的应用。该材料专为激光粉末床熔融（LPBF）工艺开发，旨在解决高温镍基超合金打印过程中易开裂的难题，提升航空发动机关键部件的耐高温性能与制造成熟度，加速航空航天先进制造技术产业化。
英国合金设计公司、牛津大学衍生企业Alloyed已从英国航空技术研究院（ATI）计划获得100万英镑资助，用于推动一种新型镍基高温合金更接近在商用喷气发动机中的应用。
该合金名为ABD-1000AM，专为增材制造而开发。本次资金将用于解决该领域中一个较为棘手的问题：如何使高性能镍基合金在激光粉末床熔融（LPBF）工艺中加工时避免产生裂纹。该合金设计公司正与ITP Aero和克兰菲尔德大学合作推进该项目。
Alloyed首席冶金学家David Crudden博士表示：“本项目聚焦于提升ABD-1000AM的制造成熟度水平，是ATI计划资金帮助英国企业弥合早期研究与产业开发项目之间差距的典型案例。ABD-1000AM是全球最高使用温度的、专为增材制造设计的镍基高温合金。我们已发现市场对这种材料存在巨大的需求，并相信它将成为航空推进和工业发电领域燃气轮机的颠覆性技术。”
采用ABD-1000AM制造的3D打印蜂窝结构瓷砖。图片来源：Alloyed Ltd。
学术界与产业界的协同合作
在该项目中，克兰菲尔德大学贡献其在高温材料与表面工程方面的研究成果，包括用于提升合金抗氧化性能的防护涂层技术。与此同时，ITP Aero UK则带来其在燃烧室技术方面的专业经验，并与原始设备制造商（OEM）在商用及国防航空项目中开展合作。
此次拨款是Alloyed与ATI计划更广泛合作关系的一部分。这家源自牛津的公司还与该机构合作开发一种用于航空航天的高强度铝合金，并且曾通过该计划获得1400万英镑，用于开发一个数字平台，以缩短并简化增材制造部件在飞行应用中的认证和资格鉴定所需的时间与复杂度。
英国议会工业事务副国务大臣Chris McDonald表示：“这是政府与企业携手合作、确保英国在世界一流航空航天领域保持创新前沿地位的有力例证。我期待看到Alloyed的项目如何为未来喷气发动机的发展作出贡献。我们正通过现代化工业战略加强对航空航天产业的支持——为企业在英国先进制造领域投资提供所需信心，并作为‘变革计划’的一部分实现经济增长。”
ABD-1000AM镍基高温合金的显微组织。图片来源：Alloyed Ltd。
突破3D打印喷气发动机部件的材料极限
为下一代喷气发动机开发零部件面临重大的材料与制造挑战。相关部件必须能够承受接近1000°C的高温，抵御高热应力与机械应力，并以传统方法难以实现的复杂几何形状进行生产。紧迫的生产周期以及实验室规模研究与工业规模制造之间的差距，也进一步限制了高性能高温合金在增材制造中的应用。
这家牛津大学衍生企业获得ATI资助的项目正体现了这一更广泛的挑战，其重点是在保持高温性能的同时提升ABD-1000AM在LPBF工艺中的可制造性。英国的类似项目也表明，这些限制正在逐步被克服。
例如，Skyrora与Metalysis及欧洲航天局（ESA）合作，正在开发名为Tanbium的高性能合金，用于火箭发动机燃烧室和喷嘴，专门应对极端热与机械极限。与此同时，Argive则利用3D打印镍基高温合金微型燃气轮机，在减少零部件数量的同时提升热性能，并克服高温运行与可制造性方面的挑战。
与Alloyed的项目类似，这些努力都表明，先进的增材制造方法必须突破材料、几何结构和工艺方面的限制，才能生产出具有功能性且耐高温的推进系统部件。Alloyed当前的项目仍聚焦于部件层面，在此类材料能够被整合进经过认证、可用于飞行的发动机系统之前，仍需开展进一步工作。
