Создан сверхпрочный сплав GRX-810 для 3D-печати ракетных двигателей
Инженеры NASA решили одну из главных проблем 3D-печати двигателей — отсутствие доступных и жаропрочных сплавов. Разработанный ими материал выдерживает температуры до 1100°C и экстремальные нагрузки в тысячи раз дольше аналогов, обладая феноменальной стойкостью к деформации.
Долгое время 3D-печать двигателей для космических полетов была ограничена из-за отсутствия доступных металлических сплавов, способных выдерживать экстремальные температуры. Единственные подходящие материалы стоили невероятно дорого. Прорыв совершили специалисты Исследовательского центра NASA им. Гленна в Кливленде, представившие революционный сплав под названием GRX-810.
В основе сплава — никель, кобальт и хром, но главный компонент — это нанокерамическое оксидное покрытие, которое буквально обволакивает каждую микроскопическую частицу металлического порошка, повышая термостойкость и улучшая эксплуатационные характеристики.
Материалы, известные как дисперсно-упрочненные оксидами сплавы, ранее были чрезвычайно дорогостоящими в производстве. NASA удалось решить эту проблему с помощью новой технологии – резонансного акустического смешивания. Специальная установка подвергает контейнер с металлическим порошком и наночастицами оксида мощным высокочастотным вибрациям. В результате керамика равномерно «приваривается» к каждой металлической крупинке.
Получается настолько прочный металл, что даже если готовую деталь перемолоть обратно в порошок и использовать заново, новое изделие сохранит все полученные уникальные свойства.
Главное преимущество GRX-810 по сравнению с аналогами — устойчивость к чрезвычайно высокой температуре. При нагреве в 1100°C и под постоянной нагрузкой, деталь из инновационного сплава способна проработать без повреждений до 1 года. Для сравнения, другие материалы за несколько часов в таких условиях разрушаются или деформируются.
Права на коммерческое производство и дальнейшее улучшение сплава по лицензии NASA принадлежат компании Elementum 3D из Колорадо. Она уже выпускает GRX-810 партиями – от небольших экспериментальных образцов до промышленных объемов в несколько тонн. Как пояснил технический директор компании Джереми Айтен, главная проблема жаропрочных материалов – их склонность медленно растягиваться и деформироваться под нагрузкой. Первоначальные испытания крупносерийных партий GRX-810 показали вдвое более высокие результаты срока службы, чем у мелкосерийных образцов.
Материал также активно тестируют в коммерческой авиации и других отраслях. Например, компания Vectoflow экспериментирует с датчиками потока для турбин, напечатанными из GRX-810. Эти крошечные, но жизненно важные устройства, отслеживающие скорость газовых потоков внутри двигателя, обычно сгорают за считанные минуты. Их замена на сверхстойкие аналоги из нового сплава позволит не только реже проводить техобслуживание самолетов, но и точнее настраивать режимы работы двигателей, что напрямую ведет к экономии топлива и снижению вредных выбросов.
Ранее ученые из Новосибирска представили материалы для космической техники, которые отличаются износостойкостью, прочностью и устойчивостью к коррозии. Они созданы на основе металлических стекол, у которых нет кристаллической структуры, поэтому их можно считать «бездефектными».
Самое популярное
