NASA開發(fā)GRX-810高溫合金，用于飛機(jī)和航天器零件金屬增材制造

美國航空航天局NASA開發(fā)GRX-810高溫合金，用于飛機(jī)和航天器零件的金屬增材制造

美國航空航天局NASA宣布了GRX-810合金的發(fā)展，相信它將為飛機(jī)和航天器提供更堅(jiān)固、更耐用的部件。

NASA與俄亥俄州立大學(xué)合作，開發(fā)了該氧化物分散強(qiáng)化合金，認(rèn)為該合金適用于高溫應(yīng)用。

氧化物分散強(qiáng)化合金的氧原子遍布整個(gè)合金以增強(qiáng)其強(qiáng)度。正因?yàn)槿绱?，該合金有望成為飛機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零件的“優(yōu)秀候選者”，因?yàn)樗軌蛟谶_(dá)到斷裂點(diǎn)之前承受更惡劣的條件。雖然現(xiàn)有的3D打印高溫合金可以承受高達(dá)2000華氏度的溫度，但NASA聲稱其GRX-810的強(qiáng)度是原來的兩倍，耐用性是原來的1000多倍，抗氧化性是原來的一倍。

NASA克利夫蘭格倫研究中心的Tim Smith博士評(píng)論道：“這種高溫合金有可能顯著提高航空和太空探索中使用的零部件的強(qiáng)度和韌性”。

Smith和Glenn的同事Christopher Kantzos被認(rèn)為是GRX-810的發(fā)明人。Smith、Kantzos和他們的團(tuán)隊(duì)部署了計(jì)算機(jī)建模和激光3D打印工藝，將金屬逐層融合在一起，創(chuàng)造出新的合金。

“這種新合金是一項(xiàng)重大成就，”NASA轉(zhuǎn)型工具和技術(shù)項(xiàng)目副項(xiàng)目經(jīng)理Dale Hopkins補(bǔ)充道?！霸诓痪玫膶?，這很可能是NASA格倫有史以來最成功的技術(shù)專利之一?！?/span>

GRX-810是在NASA的變革工具和技術(shù)項(xiàng)目下開發(fā)的，得到了該機(jī)構(gòu)游戲規(guī)則改變發(fā)展計(jì)劃的支持

3D Systems驗(yàn)證了GRX-810高溫合金在航空航天應(yīng)用中的性能

3DSystems公司宣布成功驗(yàn)證美國航空航天局NASA新型高溫合金GRX-810的性能。這種由NASA開發(fā)的氧化物分散強(qiáng)化合金由激光束粉末床聚變（PBF-LB）增材制造公司加工而成，據(jù)說具有優(yōu)異的機(jī)械性能和抗極端溫度的能力，是航空航天應(yīng)用的理想選擇。

GRX-810被描述為航空航天行業(yè)的“潛在游戲規(guī)則改變者”。據(jù)報(bào)道，通過其氧化物分散強(qiáng)化機(jī)制，它提供了無與倫比的強(qiáng)度、延展性、蠕變壽命和耐熱性組合。這些特性使該合金成為未來用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪葉片和排氣噴嘴部件等關(guān)鍵部件的理想候選者。

3D Systems利用NASA提供的材料，使用其直接金屬印刷（DMP）PBF-LB平臺(tái)成功處理并測(cè)試了GRX-810的高溫機(jī)械性能。這種性能驗(yàn)證是一個(gè)重要的里程碑，證明了材料在不同設(shè)備和工藝參數(shù)下的性能，并進(jìn)一步為GRX-810在各種航空航天部件中的使用打開了大門，這些部件需要比傳統(tǒng)鎳基高溫合金更高的性能。

GRX-180高溫合金的成分和相平衡

模型優(yōu)化后的GRX-810合金的預(yù)測(cè)相平衡及其成分(基于重量百分比)

GRX-180高溫合金的顯微組織

未經(jīng)測(cè)試的熱等靜壓(HIP) GRX-810粉末經(jīng)過AM包覆和固結(jié)后的顯微組織特征

GRX-180高溫合金的力學(xué)性能

五種不同的MPEA合金(NiCoCr, NiCoCr- ods, ODS-ReB, GRX-810和非ODS GRX-810)在制造和HIP條件下在1093°C下進(jìn)行拉伸/蠕變測(cè)試，以比較它們的整體高溫力學(xué)性能。還對(duì)AM 718, AM 625和鍛造Haynes 230進(jìn)行了試驗(yàn)，以與AM中廣泛使用的傳統(tǒng)鍛造高溫合金進(jìn)行比較。下圖顯示了這些合金在1093℃時(shí)的拉伸性能和20mpa蠕變性能。

GRX-180和718高溫合金的對(duì)比

與高溫合金718相比，GRX-810的抗氧化性能得到了改善，這可能是GRX-810拉伸和蠕變性能得到改善的原因之一。下圖顯示了GRX-810和高溫合金718在1100°C和1200°C下長達(dá)35 h的循環(huán)氧化試驗(yàn)結(jié)果。在1093°C的暴露過程中，觀察到每種合金的重量損失歸因于從測(cè)試溫度空氣淬火時(shí)氧化物的剝落。結(jié)果表明，在1093℃時(shí)，GRX-810的氧化耐久性優(yōu)于AM高溫合金718，在1200℃時(shí)，GRX-810的氧化耐久性明顯優(yōu)于AM高溫合金718，而在1200℃時(shí)，AM高溫合金718幾乎已經(jīng)報(bào)廢。