Nowy stop przeznaczony do druku 3D dla lotnictwa

NASA opracowała nowy, wytrzymały stop przeznaczony do druku 3D dla lotnictwa i przemysłu kosmicznego.

NASA opracowała nowy stop metali przeznaczony dla druku 3D, który znacznie poprawia wytrzymałość i trwałość komponentów i części wykorzystywanych w lotnictwie i eksploracji kosmosu, co skutkuje lepszą i trwalszą wydajnością.

NASA Alloy GRX-810, stop wzmocniony dyspersją tlenkową (ODS), może wytrzymać temperatury powyżej 2000 stopni Fahrenheita, jest bardziej plastyczny i może przetrwać ponad 1000 razy dłużej niż istniejące najnowocześniejsze stopy. Te nowe stopy mogą być używane do budowy części lotniczych do zastosowań wysokotemperaturowych, takich jak te wewnątrz silników lotniczych i rakietowych, ponieważ stopy ODS mogą wytrzymać trudniejsze warunki, zanim osiągną punkt zerwania.

Produkcja stopów ODS dla tych ekstremalnych środowisk jest trudna i kosztowna. Aby opracować stop NASA GRX-810, badacze agencji wykorzystali modele obliczeniowe do określenia składu stopu. Następnie zespół wykorzystał druk 3D do równomiernego rozproszenia tlenków w nanoskali w całym stopie, co zapewnia lepsze właściwości w wysokich temperaturach i trwałą wydajność. Ten proces produkcyjny jest bardziej wydajny, opłacalny i czystszy niż konwencjonalne metody produkcji.

Skutki i korzyści

Stopy te mają duże znaczenie dla przyszłości zrównoważonego lotu. Na przykład w przypadku zastosowania w silniku odrzutowym wyższa temperatura stopu i zwiększona wytrzymałość przekładają się na mniejsze spalanie paliwa oraz niższe koszty eksploatacji i konserwacji.

Stop ten zapewnia również projektantom części silnika nową elastyczność, taką jak lżejsze materiały w połączeniu z ogromną poprawą wydajności. Projektanci mogą teraz rozważać kompromisy, których wcześniej nie mogli rozważyć, bez poświęcania wydajności.

Przełomowa wydajność: rewolucja w rozwoju materiałów

Nowe stopy NASA zapewniają lepsze właściwości mechaniczne w ekstremalnych temperaturach. W temperaturze 2000° F, GRX-810 wykazuje niezwykłą poprawę wydajności w porównaniu z obecnymi najnowocześniejszymi stopami, w tym:

Podwójna siła, aby oprzeć się pękaniu

Trzy i pół razy większa elastyczność przy rozciąganiu/zginaniu przed szczelinowaniem. Ponad 1000 razy większa wytrzymałość pod obciążeniem w wysokich temperaturach.

Odkrycie/rozwój: łączenie wytwarzania przyrostowego z modelowaniem materiałów

Zespół zastosował modelowanie termodynamiczne i druk 3D w celu opracowania nowego stopu wysokotemperaturowego, który zapewnił tę przełomową wydajność. Korzystając z modelowania termodynamicznego, jednego z wielu narzędzi obliczeniowych omawianych w ramach NASA 2040 Vision Study, zespół odkrył optymalny skład stopu po zaledwie 30 symulacjach.

Ten nowy stop to tylko jeden z przykładów tego, jak projekt Transformational Tools and Technologies dostarcza innowacyjnych rozwiązań dzięki podstawowym badaniom i narzędziom przekrojowym. Obejrzyj seminarium internetowe NASA dotyczące wytwarzania addytywnego stopów do zastosowań w wysokich temperaturach, aby dowiedzieć się więcej o szczegółach technicznych tej innowacji oraz o tym, jak technologia NASA jest dostępna dla przemysłu i innych organizacji.


Źródło: Diana Fitzgerald NASA’s Langley Research Center