導讀：據nasa網站4月12日報道，NASA最近使用3D打印工藝開發了一種新的渦輪發動機燃燒器，并應用了新的GRX-810金屬合金，該合金可顯著的提高航空和航天探索中使用的零部件強度和耐久性，從而實現更好和更持久的性能。

NASA表示GRX-810是一種氧化物彌散強化 (ODS) 合金，可以承受超過2,000華氏度（約合1093℃）的溫度，更具延展性，并且耐久性是現有的最先進合金的1,000倍以上。這些新合金可用于制造用于高溫應用的航空部件，例如飛機和火箭發動機內部的部件，因為ODS 合金可以在達到斷裂點之前承受更惡劣的環境條件。

美國宇航局轉型工具和技術項目副項目經理戴爾霍-普金斯（Dale Hopkins）表示：“納米級氧化物顆粒傳達了這種合金令人難以置信的性能優勢。”

為這些極端環境生產ODS合金具有高挑戰性且成本高昂。NASA為了開發GRX-810合金，機構研究人員使用計算模型來確定合金的成分。然后，該團隊利用3D打印將納米級氧化物均勻地分散在整個合金中，從而提高了其高溫性能和耐用性能。與傳統的制造方法相比，這種制造工藝更高效、更具成本效益且更清潔。

影響和好處

這些合金對可持續飛行的未來具有重大影響。例如，當用于航空發動機時，合金的更高溫度和更高的耐久性能轉化為減少燃料消耗，并降低運行和維護成本。

這種合金還為航空發動機的零件設計人員提供了新的靈活性，例如更輕的材料以及巨大的性能改進。設計人員現在可以考慮他們以前無法考慮的權衡，而不會犧牲性能。

突破性性能：材料開發的革命

NASA的新合金在極端溫度下具有增強的機械性能。在2,000° F（約合1093℃）時，GRX-810合金與當前最先進的合金相比表現出顯著的性能改進，包括：

1）抗壓裂強度翻倍

2）壓裂前拉伸/彎曲靈活性的三倍半

3）在高溫應力下的耐久性超過1,000倍

“這一突破對于材料開發來說是革命性的。隨著NASA旨在改變飛行的未來，新型更堅固、更輕的材料發揮著關鍵作用，”霍普金斯說。“以前，拉伸強度的增加通常會降低材料在斷裂前的拉伸和彎曲能力，這就是我們的新合金卓越的原因。”

將增材制造與材料建模相結合

該團隊應用熱力學建模并利3D打印來應用具有這一突破性性能的新型高溫合金。

“應用這兩種工藝大大加快了我們材料開發的速度。我們現在可以比以前更快、性能更好地生產新材料，”美國宇航局克利夫蘭格倫研究中心的材料研究科學家、這種新合金的發明者之一蒂姆-史密斯說。

霍普金斯補充說：“過去需要數年的反復試驗過程，現在只需要數周或數月才能發現。”

使用熱力學建模（NASA 2040 Vision Study 中討論的眾多計算工具之一），該團隊僅在30次模擬后就發現了最佳合金成分。

與傳統的試錯過程相比，該建模工具可在更短的時間內以更低的成本產生結果。該工具還通過向研究人員展示要加入的金屬類型以及每種元素的注入量來避免死胡同。“這種合金的性能清楚地表明了建模工具的成熟度和產生顯著結果的能力，”美國NASA格倫中心材料和結構技術學科負責人史蒂夫·阿諾德表示。