《Nature》重磅论文：NASA 开发出新型超高温合金，强度再提高2倍

2023年4月23日，南极熊获悉，来自 NASA 和俄亥俄州立大学的一组创新者开发了一种名为GRX-810的新型弥散强化高温合金，这是 3D 打印高温材料的一项突破，可以为飞机和航天器制造更坚固、更耐用的部件。

Smith 和他的 Glenn 同事 Christopher Kantzos 共同发明了 GRX-810型高温合金。这项研究结果被发表在《Nature》杂志上发表的一篇同行评审论文中，论文题目为“A 3D printable alloy designed for extreme environments”。来自格伦、美国宇航局位于加利福尼亚硅谷的艾姆斯研究中心、美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心和俄亥俄州立大学的参与者团队共同撰写了这篇论文。

相关论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05893-0

这项论文的主要作者、克利夫兰美国宇航局格伦研究中心的Tim Smith博士说：“这种高温合金有可能显著提高航空和太空探索中所使用零部件的强度和韧性。”

Smith 和他的团队采用省时的计算机建模软件以及激光粉末床熔融 3D 打印 (LPBF) 设备来生产样品部件。他们使用这一方法制作了下图所示的 NASA 徽标。

△3D 打印的宏观照片，由 GRX-810 制成，这是一种氧化物弥散强化 (ODS) 高温合金

GRX-810是一种氧化物弥散强化合金，其强化机理是通过微小的氧化物颗粒弥散分布整个合金基体，从而增强了合金的强度。这种合金非常适合用于制造高温应用的航空航天部件，例如飞机和火箭发动机内部的部件，因为它们可以在达到断裂点之前承受更恶劣的条件。

△1,093 °C 时高温合金蠕变断裂寿命的散点图。与目前用于 3D 打印高温应用的锻造合金相比，GRX-810 具有出色的蠕变性能

当前最先进的 3D 打印高温合金，如Haynes、Hastelloy 和 Inconel系列，可以承受高达 2,000 华氏度的温度。与那些相比，GRX-810 的强度是它们的两倍，耐用性是它们的 1,000 多倍，抗氧化性也是它们的两倍。

美国宇航局转型工具和技术项目副项目经理戴尔霍普金斯说：“这种新合金是一项重大成就。在不久的将来，它很可能成为 NASA Glenn 有史以来最成功的技术专利之一。”

在 2019 年，NASA 还支持过一款名为 GRCop-42 的新材料开发，这是一种高强度、高导电性的铜基合金，由位于阿拉巴马州的美国宇航局马歇尔太空飞行中心（MSFC）和位于俄亥俄州的美国宇航局格伦研究中心（GRC）的一个团队创造。

△在 GRCop-42 的 Velo3D 蓝宝石系统上打印的横截面推力室。腔室壁包含用于再生冷却的内部通道

GRX-810铜合金已被多家公司（包括著名的 Velo3D）广泛用于增材制造，以生产近乎完全致密的 3D 打印部件，例如燃烧室里衬和燃料喷射器。该合金是在美国宇航局的转型工具和技术项目下开发的，得到了该机构发展计划的支持。