随着下一代航空发动机、燃气轮机、火箭、导弹等装备对耐高温部件材料性能要求的不断提升，钽合金和铌合金因其独特的性能优势，在航空航天等领域展现出显著的应用潜力。
钽合金具备优异的室温成形性能与高温力学性能，其卓越的高温强度使其能够在极端温度环境下保持结构稳定，特别适用于需要承受剧烈温度变化的场景。铌合金则在600~1600℃范围内具有较高的比强度和良好的冷热加工性能，可用于制造形状复杂的零件，是航天结构件的重要候选材料之一，广泛应用于火箭发动机、天地往返飞船、高超声速飞机、卫星、导弹及核反应堆的关键部件，包括大推力航天发动机燃烧室防护罩、燃烧室、矢量或姿态控制喷嘴以及轨道控制发动机的扩展防护罩等。【1】
根据3D科学谷的市场观察，欧洲航天局正在资助一项开发新型钽铌基合金Tanbium的项目，旨在应对目前常用于制造火箭上面级和卫星推进器部件的铌铪合金C103或Inconel 718等高温材料在燃烧时间、抗氧化性、可重复使用性及重量方面存在的挑战。
该项目由三方合作推进：欧洲运载火箭制造商Skyrora作为材料应用方，Metalysis公司负责合金生产，Thermo-Calc公司则承担合金设计与开发任务。项目第一阶段为期九个月，重点在于降低材料生产风险，并通过增材制造技术验证其应用性能。
图：Skyrora DED增材制造技术
该合金粉末将通过Skyrora公司的增材制造系统Skyprint 2应用于火箭发动机部件的制造演示验证。在此阶段，合作各方将着力提升技术成熟度，后续阶段目标是在真实环境中进行全尺寸原型测试，使技术成熟度达到6级。
欧空航天局技术官员指出，开发适用于火箭发动机制造的超高温材料是该机构工作计划中的重点任务。Tanbium合金适用于定向能量沉积（DED）增材制造技术，并将有力应对欧洲在超高温应用领域所面临的核心挑战。
据Skyrora透露，Tanbium作为一种新型合金，可提供更长的燃烧时间和更高的工作温度，预计能使火箭发动机部件减重高达30%，通过3D打印技术减少高达95%的材料浪费，并有望实现部件总成本降低40%。该项目首次将该公司的定向能量沉积技术应用于火箭发动机部件（特别是喷管和燃烧室）的增材制造。
Thermo-Calc公司基于航天用户Skyrora提出的性能要求，采用集成计算材料工程方法进行Tanbium合金的设计与开发。预测表明，该材料能够延长部件使用寿命和燃烧时间，并在不影响性能的前提下实现减重。若基于欧洲空间部件制造领域对C103合金用量的预测，未来五年内太空发射与卫星领域对合金粉末的需求量预计将达到约20,000公斤。
“ 3D Science Valley 白皮书 图文解析
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在国内相关领域，公开信息显示，宁夏东方钽业股份有限公司所承担的“航天用钽基超高温合金复杂构件制造与表面防护技术的研究开发-钽合金激光选区熔化增材制造与焊接技术研究”项目，目前研发进度已处于中试阶段。【2】
从欧洲Tanbium合金的联合攻关，到我国企业在钽基高温合金领域的推进，全球范围内对新一代超高温材料的探索正持续深化。这类材料的突破，将不仅推动火箭发动机等关键部件性能的跃升，也有望带动整个高端制造产业链向更高效、更轻量、更经济的方向转型。
参考资料：
【1】《东方钽业（000962.SZ）动态报告》民生证券。
【2】《宁夏东方钽业股份有限公司 2024 年年度报告》
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