3D打印和热力学建模帮助NASA开发高温合金

此前美国航空航天局（NASA）发布了一份报告称，该局的科学家们使用3D打印工艺开发了一种新的金属合金，该合金可显著提高航空航天部件的强度和耐用性。

NASA将这种氧化物弥散强化合金称为“GRX-810”，并声称该材料可以承受超过2000华氏度（≈1093.33摄氏度）的高温，并且比现有的最先进合金的使用寿命长1000倍以上。

新开发的GRX-810合金将用于高温应用的航空部件，如飞机和火箭发动机

但是，NASA并没有提供更多有关GRX-810的详细信息。这种新合金适用于高温应用的航空航天部件，例如飞机和火箭发动机内部。为了开发这种合金，研究人员依靠计算机建模来确定其成分。然后，该团队利用3D打印将纳米级氧化物均匀地分散在整个合金中，从而提高材料的耐高温性能和耐用性。

NASA称，这种制造过程比传统制造方法更高效、更具成本效益且更清洁。该合金对可持续飞行的未来具有重大意义。例如当新材料用于喷气发动机时，合金的更高温度和更高的耐用性转化为减少燃料燃烧和降低运营和维护成本。而且在2000华氏度时，GRX-810的柔韧性是其他先进合金的3.5倍。

“用于高温应用的增材制造合金”网络研讨会

“以前，拉伸强度的提高通常会降低材料在断裂前的拉伸和弯曲能力。然而，新材料并不会这样，这就是新合金的卓越之处。”NASA转型工具和技术项目副项目经理Dale Hopkins说。

此外，研究团队还应用热力学建模并利用3D打印来开发新的高温合金。位于克利夫兰的NASA格伦研究中心的材料研究科学家、新合金的发明者之一Tim Smith说：“应用这两种工艺大大加快了材料的开发速度。现在，我们可以比以前更快地生产出性能更好的新材料。”

这种涡轮发动机燃烧器（燃料-空气混合器）是在NASA格伦研究中心通过3D打印成型，采用GRX-810合金将克服高温挑战

他补充说：“过去需要数年的反复试验过程，现在只需要数周或数月就能完成。”使用热力学建模，这是NASA“2040年视觉研究”中讨论的众多计算工具之一，该团队仅在30次模拟后就发现了最佳合金成分。

该工具还通过向研究人员展示要加入的金属类型，以及每种元素注入组合物中的量。“这种合金的性能清楚地表明了建模工具的成熟度和产生显著结果的能力。”NASA格伦研究中心材料和结构技术学科负责人Steve Arnold说。

编辑丨Ringier