3D打印合金的抗应力能力是现有合金的600倍

导读 来自NASA的材料科学家团队与俄亥俄州立大学的同事和HX5LLC的另一位同事合作开发了一种3D打印工艺,该工艺生产的合金比目前使用的其他合金更

来自NASA的材料科学家团队与俄亥俄州立大学的同事和HX5LLC的另一位同事合作开发了一种3D打印工艺,该工艺生产的合金比目前使用的其他合金更耐压。他们的研究发表在《自然》杂志上。

随着科学家们开发出生产能源和探索太空的新方法,对能够在极端条件下生存的材料的需求出现了——例如,用于制造火箭喷嘴的材料。为满足这一需求,材料科学家一直在制造更耐热和耐其他应力元素的合金。在这项新的努力中,研究团队向前迈出了一大步,他们开发了一种3D工艺来制造一种比迄今为止制造的任何合金都更有弹性的合金。

先前的研究表明,在金属合金中添加陶瓷可以提高它们的弹性。不幸的是,由于金属和陶瓷的特性不同,添加陶瓷已被证明是有问题的——当添加到熔融金属中时,较轻的陶瓷碎片往往会浮到顶部。为了克服这个问题,研究人员转向了3D打印。

他们使用了一种由钴、镍和铬颗粒混合物制成的“墨水”,并对打印机进行编程,在每一层墨水中添加一层氧化钇粉末。随着印刷的进行,一层金属合金被印刷到表面上,然后是一层细小的氧化钇颗粒,然后用激光加热,迫使颗粒进入金属合金。结果是一层金属合金注入了微小的陶瓷材料。随着这个过程的继续,一个对象被创建——例如一个喷嘴。研究人员称这种新合金为GRX-810。

该团队使用“蠕变测试”测试了他们的新材料,测试材料在承受高温的同时还承受重载以提供压力。它持续的时间越长,材料越耐用。目前的顶级材料通常持续约10小时——GRX-810持续6,500小时。