Эрик Раллс Штатный автор Earth.com

НАСА добилось значительного прорыва в разработке материалов для 3D-печати, выпустив новый материал с «беспрецедентной прочностью», который они назвали GRX-810.

Этот суперсплав способен выдерживать высокие температуры, что позволяет производить более прочные и долговечные компоненты для авиационного и космического применения, что знаменует собой значительный прогресс в материаловедении.

Исключительная прочность и долговечность GRX-810 делают его идеальным для использования в строительстве самолетов и космических кораблей , обещая совершить революцию в проектировании и производительности в аэрокосмической промышленности.

Что такое сплавы?

Сплавы и суперсплавы — это материалы, созданные путем соединения двух или более металлов или металла с другим элементом.

Эта комбинация улучшает свойства основных металлов, делая сплавы прочнее, легче, долговечнее и устойчивее к коррозии, чем чистые металлы.

Уникальные характеристики сплавов делают их незаменимыми в различных отраслях промышленности, особенно в авиакосмической.

Структурные компоненты

В аэрокосмической отрасли сплавы имеют основополагающее значение для изготовления корпусов и корпусов самолетов и космических кораблей. Алюминиевые сплавы широко используются благодаря их превосходному соотношению прочности и веса.

Эти сплавы обеспечивают необходимую структурную целостность, сохраняя при этом небольшой общий вес, что имеет решающее значение для повышения топливной эффективности и производительности.

Например, фюзеляж и крылья современных самолетов часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, чтобы обеспечить долговечность и легкость.

Детали двигателя

Двигатели самолетов и космических аппаратов работают в экстремальных условиях, в том числе при высоких температурах и интенсивных нагрузках.

В этих компонентах используются высокопроизводительные сплавы, такие как суперсплавы на основе титана и никеля, поскольку они могут выдерживать такие суровые условия без разрушения.

Эти сплавы имеют решающее значение для таких деталей, как лопатки турбин и камеры сгорания , где сохранение структурной целостности при высоких температурах имеет важное значение для безопасности и эффективности.

Топливные системы

Сплавы играют жизненно важную роль в конструкции топливных баков и топливопроводов. Такие материалы, как нержавеющая сталь и некоторые алюминиевые сплавы, используются из-за их долговечности и устойчивости к коррозии. Это обеспечивает безопасное хранение и транспортировку топлива, предотвращая утечки и сводя к минимуму потребности в техническом обслуживании.

Тепловая защита

Космический корабль, повторно входящий в атмосферу Земли, сталкивается с сильной жарой из-за трения воздуха. В системах теплозащиты используются сплавы с высокой жаростойкостью, например некоторые никелевые и титановые сплавы.

Эти материалы могут выдерживать высокие температуры и предотвращать перегрев космического корабля, тем самым защищая корабль и его пассажиров.

Шасси

Шасси самолета должно выдерживать значительные нагрузки во время взлета и посадки. Для этого идеально подходят прочные и прочные сплавы, такие как титан.

Титановые сплавы могут поглощать удары при приземлении и выдерживать вес самолета, обеспечивая надежную работу и снижая риск отказа.

Структура сплава НАСА GRX-810

Исключительные свойства GRX-810 обусловлены его уникальной микроструктурой. В сплав добавлены наноразмерные оксидные частицы, которые действуют как армирование, улучшая его механические свойства.

Это позволяет сплаву НАСА GRX-810 выдерживать температуры, превышающие 2000°F (более высокую, чем у большинства вулканических лав), что делает его идеальным для высокотемпературного применения в реактивных двигателях и компонентах ракет .

GRX-810 не только выдерживает экстремальные температуры, но и демонстрирует исключительную долговечность. Он превосходит существующие современные сплавы более чем в 1000 раз при испытаниях на высокотемпературную нагрузку.

Кроме того, сплав НАСА GRX-810 обладает повышенной пластичностью, что позволяет ему деформироваться под напряжением перед разрушением. Такое сочетание термостойкости и долговечности делает его надежным и идеальным для требовательных аэрокосмических применений.

Моделирование сплава НАСА GRX-810

Разработка сплавов ODS, таких как GRX-810, традиционно была сложной и дорогостоящей задачей. Однако исследователи НАСА впервые разработали новый подход, сочетающий компьютерное моделирование с 3D-печатью .

Эта инновационная методология обеспечивает точное распределение частиц оксидов по всему сплаву, что приводит к оптимальным высокотемпературным свойствам и беспрецедентным характеристикам.

«Применение этих двух процессов резко ускорило темпы разработки наших материалов. Теперь мы можем производить новые материалы быстрее и с лучшими характеристиками, чем раньше», — объясняет Тим ​​Смит, ученый-материаловед из Исследовательского центра Гленна НАСА и соавтор изобретения GRX-810.

Этот ускоренный цикл разработки не только снижает затраты, но и открывает новые возможности для быстрых инноваций в материаловедении.

Преобразование будущего полетов

Значение GRX-810 выходит далеко за рамки улучшения компонентов двигателя. Его применение могло бы значительно снизить расход топлива, снизить эксплуатационные расходы и способствовать более устойчивой авиационной практике.

«Этот прорыв является революционным для разработки материалов. Новые типы более прочных и легких материалов играют ключевую роль, поскольку НАСА стремится изменить будущее полетов», — объясняет Дейл Хопкинс, заместитель руководителя проекта НАСА « Инструменты и технологии трансформации» .

Сплав НАСА GRX-810 также открывает новые возможности для разработчиков двигателей . Исключительное соотношение прочности и веса сплава позволяет создавать более легкие конструкции без ущерба для производительности, открывая ранее недостижимые компромиссы.

Эта вновь обретенная гибкость может привести к созданию более эффективных и инновационных конструкций двигателей, расширяя границы аэрокосмической техники.

Значение сплава НАСА GRX-810

GRX-810 знаменует собой сдвиг парадигмы в материаловедении, сочетая передовое компьютерное моделирование с аддитивным производством.

Очевидно, что этот новый сплав имеет огромный потенциал для преобразования аэрокосмической промышленности. Он обещает более легкие и экономичные самолеты и космические корабли, способные выдерживать самые суровые условия.

Поскольку НАСА продолжает расширять границы инноваций, GRX-810 является свидетельством приверженности агентства продвижению будущего полетов. Разработка сплава отражает стремление НАСА к созданию новаторских технологий.

Это гарантирует, что аэрокосмическая отрасль сможет решать задачи завтрашнего дня, обеспечивая повышенную производительность и устойчивость.

earth.com https://www.earth.com/news/nasas-new-superalloy-me...x-810-revolutionize-aerospace/