科学探索|新方法助力NASA研制出GRX-810新合金:轻盈高强度 又不失韧性
为了打造更耐用的部件,以承受飞机周身和喷气发动机内部的极端恶劣运行环境,美国宇航局(NASA)的一支研究团队,正在开发一款新型金属合金 。除了强度是现有最先进合金的两倍,新材料还具有更优的韧性 。NASA 团队指出,新合金或是突破持续飞行的一个关键 。
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3D 打印涡轮发动机燃烧器(来自:NASA)
据悉,作为一种氧化物弥散强化(ODS)合金,研究团队在其中嵌入了纳米级氧化物,以提升合金的韧性和耐高温特性 。
而为了做到这一点,研究人员先是使用了尖端的计算模型来模拟材料的热力学性能,然后通过 3D 打印的方式来生产 。
NASA 格伦研究中心的材料研究科学家 Tim Smith 表示,新方法极大地加速了特种合金的研发速度,让他们能够较以往更快地生产出性能更好的新材料 。如上图所示,NASA 将新合金称作 GRX-810。与当前最先进的合金相比,其表现出了一些让人难以置信的性能优势 。
在大约30 次模拟后,他们得出了合金的最佳设计 —— 此前往往需要耗费数年来试错,但现在已缩短到数月、甚至数周 。
可知在 2000 ℉(1093 ℃)的高温下,GTX-810 具有两倍的抗断裂强度、三倍半的弯曲 / 拉伸柔韧性、辅以 1000 倍以上的应力下耐久性 。
研究团队指出,新材料为航空器设计开辟了新的可能,可实现更轻的部件、减少喷气发动机的燃料消耗、以及降低运营和维护成本 。
团队成员 Dale Hopkins 总结道:“从材料开发层面来讲,这一突破具有革命性的意义” 。
更坚固、轻盈的新型材料,可在 NASA 改变未来航空的过程中发挥着关键作用 。
此前抗拉强度的增加,通常会降低材料在断裂前的抗拉伸与弯曲能力 。
【科学探索|新方法助力NASA研制出GRX-810新合金:轻盈高强度 又不失韧性】而 GRX-810 新合金的卓越之处,就是克服了这方面的短板 。
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