В NASA создали 3D-печатный сверхпрочный сплав для космических аппаратов

NASA продемонстрировало прорыв в области высокотемпературных материалов для 3D-печати, который может привести к созданию более прочных и долговечных деталей для самолетов и космических аппаратов.

Группа ученых-новаторов из NASA и Университета штата Огайо подробно описала характеристики нового сплава GRX-810 в рецензируемой статье, опубликованной в апреле 2023 в журнале Nature.

“Этот суперсплав способен значительно повысить прочность и вязкость компонентов и деталей, используемых в авиации и космических исследованиях”, – заявил доктор Тим Смит из Исследовательского центра НАСА имени Гленна в Кливленде, ведущий автор статьи.

Смит и его коллега Кристофер Канцос изобрели GRX-810. Для создания нового сплава Смит и его команда использовали компьютерное моделирование, позволяющее сэкономить время, а также лазерную 3D-печать, которая послойно сплавляет металлы между собой. С помощью этого процесса был изготовлен логотип NASA, изображенный на обложке статьи. Процесс изготовления в коротком видео ниже.

GRX-810 – это оксидно-дисперсионный упрочненный сплав. Другими словами, крошечные частицы, содержащие атомы кислорода, распределенные по всему сплаву, делают из него более однородную структуру, чем у традиционных сплавов, что повышает его прочность. Такие сплавы являются отличными кандидатами для создания деталей аэрокосмического назначения, работающих при высоких температурах, например, внутри авиационных и ракетных двигателей, поскольку они способны выдерживать более жесткие условия, не достигая точки разрушения.

Современные суперсплавы для 3D-печати способны выдерживать температуру до 2 000 градусов по Фаренгейту(1093 °C). По сравнению с ними GRX-810 в два раза прочнее, более чем в 1000 раз долговечнее и в два раза устойчивее к окислению.

“Этот новый сплав – серьезное достижение”, – сказал Дейл Хопкинс, заместитель руководителя проекта NASA “Трансформационные инструменты и технологии”. “В самом ближайшем будущем он вполне может стать одним из самых успешных технологических патентов, когда-либо созданных исследовательским центром NASA”.

GRX-810 был разработан в рамках проекта NASA “Трансформационные инструменты и технологии”. Сплав GRX-810 все еще находится на стадии разработки, но он уже привлекает внимание ведущих аэрокосмических компаний. Если сплав будет успешно испытан и одобрен, он может стать стандартным материалом для изготовления деталей высокотемпературных систем.

Smith, T.M., Kantzos, C.A., Zarkevich, N.A. et al. A 3D printable alloy designed for extreme environments. Nature 617, 513–518 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05893-0