Feuille de niobium pour applications aérospatiales

La production de fil de niobium pour l'aérospatiale commence par le processus métallurgique de précision de la pureté niobium métal. La matière première de niobium est purifiée à supérieure ou égale à 99,95% par un double processus de fusion du faisceau d'électrons (EBM) et de fusion à l'arc sous vide (VAR), avec un contrôle strict des impuretés telles que la teneur en oxygène et en azote (O (O<80ppm, N<50ppm). The melted niobium ingot is subjected to hot extrusion at 1200 ° C in an inert atmosphere to form a wire billet with a diameter of 8-12mm, laying the foundation for subsequent fine drawing.

Le blanc filaire est progressivement réduit de diamètre aux dimensions précises nécessaires à l'aérospatiale (généralement entre 0,1 et 0,5 mm) à travers plusieurs processus de dessin à froid. La déformation de chaque passage est contrôlée à 15% à 20%, et le recuit de recristallisation intermédiaire est effectué dans un environnement sous vide de 1000 degrés C pour éliminer le stress de traitement et affiner la structure des grains. La tolérance du diamètre du fil final peut être contrôlée dans un ± 0,003 mm, et la lisse de surface RA est inférieure ou égale à 0,2 μm, répondant aux exigences de la précision dimensionnelle de la qualité aérospatiale.

En réponse aux exigences environnementales extrêmes de l'aérospatiale, le fil de niobium nécessite un traitement de surface spécial. En utilisant le dépôt de vapeur chimique (CVD) pour préparer des revêtements de silicide (tels que NBSI ₂), la température de résistance à l'oxydation est passée de 600 degrés C à 1400 degrés C. Une surface ultra lisse (PR inférieure ou égal à 0,1 μm) est obtenue par la polissage électrolytique, réduisant la résistance à la température de la température élevée; Enfin, un traitement dégazé est effectué dans un vide élevé ultra - à 10 ⁻⁶ PA pour assurer les caractéristiques de libération de gaz faibles du matériau dans l'environnement spatial.

Le produit fini doit passer des tests de certification aérospatiale stricts, y compris le test d'endurance de température à 1400 degrés C -, un test de cycle de choc thermique (température ambiante - 1400 degrés C supérieur à ou égal à 100 fois) et une simulation de l'environnement spatial (irradiation proton / électron). L'ensemble du processus est conforme aux normes de la NASA ASTM E595 et ECSS-Q-70-71, garantissant que le fil de niobium atteint une durée de vie longue et fiable dans des domaines clés tels que les canaux de refroidissement de buse à moteur de fusée, les squelettes d'antenne en mailles satellites et les systèmes d'alimentation nucléaire spatiaux.

Le fil de niobium utilisé dans l'aérospatiale doit posséder les caractéristiques de base suivantes pour répondre aux exigences environnementales extrêmes:
1, adaptabilité environnementale extrême

• Performances à haute température: avec un point de fusion allant jusqu'à 2468 degrés C, il maintient une résistance à la traction supérieure ou égale à 150 MPa dans un environnement de 1200-1400 degrés C. La résistance à l'oxydation peut être augmentée à 1400 degrés C par revêtement de silicide (comme NBSI ₂)
• Résistance aux chocs thermiques: capable de résister à plus de 100 cycles de refroidissement et de chauffage rapides de la température ambiante à 1400 degrés C sans se fissurer, adapté aux conditions d'allumage répétées du moteur
• Space environment stability: low deflation rate (compliant with NASA ASTM E595 standard), resistant to space electron/proton irradiation (>Dose 5dpa)

2, léger et fiable

• Faible résistance spécifique à faible densité: la densité n'est que de 8,57 g / cm ³ (45% du tungstène), et la résistance spécifique atteint 120 mpa · cm ³ / g, réduisant considérablement le poids de l'engin spatial
• Résistance à la fatigue: la durée de vie de la fatigue dans un environnement de vibration à haute température dépasse 10 ⁷ cycles, adapté aux composants dynamiques tels que les composants de turbopump moteur
• Compatibilité des processus: prend en charge les processus de connexion de qualité espace tels que le soudage du faisceau d'électrons et le soudage au laser, la résistance à la soudure atteignant plus de 90% du matériau de base

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