NASA開髮用於3D打印火箭部件的新型銅合金性能更加優異
美國宇航局的研究人員,剛剛開發出了一種用於火箭推進部件的新型3D打印銅基合金——高強度、高導電率的GRCop-42 。它由位於阿拉巴馬州的NASA馬歇爾太空飛行中心(MSFC)與俄亥俄州的NASA格倫研究中心(GRC)團隊打造。配合Concept Laser M2 3D打印機和粉末床融合(PBF)系統,其金屬粉末可用於生產近乎完全密集的3D打印部件,比如燃燒室內襯和燃料噴射器面板等。
概念激光M2 Cusing金屬添加劑系統(via:3DPrintingIndustry,Michael Petch /攝)
早在2014 年,NASA 工程師就已經開始了GRCop-42 銅基合金前身(GRCop-84)的開發。
繼2016 – 2017 年在MSFC 上對3D 打印的GRCop-84 組件進行熱火試驗後,團隊又開發出了GRCop-42 。
在相似的強度下,其獲得了更高的導熱率。研究人員指出,此舉意味著推進發動機的內部組件,將獲得遠超傳統製造工藝的性能。
2018 年,NASA 團隊對金屬粉末進行了測試,證明了它的可加工性。至於為何選擇這台金屬粉末製造機器,研究人員解釋到:
在GRCop-84 的開發期間,我們發現這套方案對銅基材料很是友好。這台及其的400W 激光器,可以輕鬆實現完全融化GRCop-42 銅基合金所需的高能量密度。
3D 打印噴嘴的熱火試驗(圖自:NASA / MSFC,David Olive 攝)
通過GRCop-84 一半厚度(0.045mm)的CRCop-42 材料,研究團隊3D 打印了25 小塊的部件,發現它們能夠讓組件得到更快的冷卻。
之後將這些部件通過MSFC 的熱等靜壓機(HIP),這是一種用於降低金屬孔隙率的製造工藝。接著運送到GRC 進行額外的後處理,以及室溫拉伸測試。
結果發現,由GRCop-42 製成的3D 打印金屬部件,表現出了極高的導熱、優異的變形、以及高溫強度等特性。
NASA 研究團隊表示,他們現在希望繼續打造並運行幾個廣泛的測試,以驗證GRCop-42 的詳細參數。