新方法助力NASA研製出GRX-810新合金:輕盈高強度又不失韌性
為了打造更耐用的部件,以承受飛機周身和噴氣發動機內部的極端惡劣運行環境,美國宇航局(NASA)的一支研究團隊,正在開發一款新型金屬合金。除了強度是現有最先進合金的兩倍,新材料還具有更優的韌性。NASA 團隊指出,新合金或是突破持續飛行的一個關鍵。
3D 打印渦輪發動機燃燒器(來自:NASA)
據悉,作為一種氧化物彌散強化(ODS)合金,研究團隊在其中嵌入了納米級氧化物,以提升合金的韌性和耐高溫特性。
而為了做到這一點,研究人員先是使用了尖端的計算模型來模擬材料的熱力學性能,然後通過3D 打印的方式來生產。
NASA 格倫研究中心的材料研究科學家Tim Smith 表示,新方法極大地加速了特種合金的研發速度,讓他們能夠較以往更快地生產出性能更好的新材料。
在大約30 次模擬後,他們得出了合金的最佳設計—— 此前往往需要耗費數年來試錯,但現在已縮短到數月、甚至數週。
如上圖所示,NASA 將新合金稱作GRX-810 。與當前最先進的合金相比,其表現出了一些讓人難以置信的性能優勢。
可知在2000 ℉(1093 ℃)的高溫下,GTX-810 具有兩倍的抗斷裂強度、三倍半的彎曲/ 拉伸柔韌性、輔以1000 倍以上的應力下耐久性。
研究團隊指出,新材料為航空器設計開闢了新的可能,可實現更輕的部件、減少噴氣發動機的燃料消耗、以及降低運營和維護成本。
團隊成員Dale Hopkins 總結道:“從材料開發層面來講,這一突破具有革命性的意義”。
更堅固、輕盈的新型材料,可在NASA 改變未來航空的過程中發揮著關鍵作用。
此前抗拉強度的增加,通常會降低材料在斷裂前的抗拉伸與彎曲能力。
而GRX-810 新合金的卓越之處,就是克服了這方面的短板。