突破：NASA开发出一种新型超高性能3D打印合金，耐温1093℃

4月12日，NASA官网刊发消息，研究团队新开发出一种新型适用于3D打印的高性能合金，能显著提高航空和太空探索系统中零件的强度和耐用性，从而实现更好、更持久的性能。

强大的机械性能

使用3D打印制造的ODS合金与当前超级合金的密度与高温拉伸性能对比

GRX-810合金在极端温度下具有增强的机械性能。在约1000℃时，与当前最先进的材料相比抗压断裂强度翻倍、压裂前拉伸/弯曲灵活性增强3.5倍、在高温应力下的耐久性超过1000倍。NASA指出，这种新合金可用于制造航空航天高温应用环境下的零件，如飞机和火箭发动机内部的零件，它可以在达到断裂点之前承受更严酷的条件。

无限的使用潜力

此类合金对可持续飞行具有重大影响。例如，当用于喷气发动机时，合金的更高温度和更高的耐久性能将减少燃料消耗并降低运行和维护成本。同时还为发动机零件设计师提供了新的灵活性，利用更轻的材料实现更大的性能改进，而无需像以前那样因制造工艺限制而选择折中方案。

新材料开发背景

据3D打印技术参考了解，NASA研究团队在使用已商业化的3D打印材料制造某些发动机燃烧室零件时，组件无法在2000华氏度（约1093℃）下长时间使用，因此希望能够开发出一种新材料来满足需求，尤其是采用3D打印制造发动机燃烧室的燃料喷嘴和圆顶。

此前，拉伸强度的增加通常会降低材料在断裂前的拉伸和弯曲性能，而GRX-810合金则不然。这一突破对于材料开发来说是革命性的，随着美国宇航局旨在改变飞行的未来，新型更强、更轻的材料发挥着关键作用。

将重量百分比为1%的Y2O3包覆在NiCoCr粉末颗粒上

3D打印技术参考查询发现，研究人员使用一种新的高能混合技术成功将重量百分比为1%的Y2O3包覆在NiCoCr粉末颗粒上，粉末粒径为10-45μm，使之能够满足激光粉末床熔融设备的制造需求。

新合金粉被成功用于SLM设备上

NASA转型工具和技术项目负责人表示，纳米级氧化物颗粒使材料具有了难以置信的性能优势。为极端环境研发氧化物弥散强化合金具有挑战性且成本高昂。NASA的研究人员使用了计算模型来确定合金的成分，然后利用3D打印将纳米级氧化物均匀地分散在整个合金中，从而提高了高温性能和耐用性能。与传统的制造方法相比，这种制造工艺更高效、更具成本效益且更环保。

热力学计算和3D打印加速新材料开发

热力学建模和3D打印为开发这一具有突破性性能的新型高温合金发挥了重要作用。NASA克利夫兰格伦研究中心的材料研究科学家、新合金的发明者表示，应用这两种工艺大大加快了材料开发的速度，过去需要数年的反复试验，现在仅需要几周或几个月就能完成。

传统的材料设计方法通常涉及在宏观层面考虑材料特性，但是近年来出现了更先进的材料设计浪潮，这种新的工程模式使科学家和工程师能够设计出更强、更轻、更灵活、制造成本更低的新材料。在这个过程中，人工智能（AI）和3D打印起着关键作用。设计人员只需在程序中输入所需的材料属性，算法就可以预测哪些化学元素可以在微观层面上组合，从而创建具有所需功能和属性的结构。

基于模型驱动的新材料设计

NASA的研究团队使用热力学建模仅进行了30次模拟就发现了最佳合金成分。从资料中可以看出，这种新型的ODS合金是在传统NiCoCr基础上进行改进，不仅对B元素的含量进行了优化，还对粉末进行了Y2O3包覆。与传统的试错过程相比，建模工具在更短的时间内以更低的成本产生了结果。该工具还通过向研究人员展示要加入的金属类型以及每种元素的注入量来避免出错。NASA格伦研究中心的材料和结构技术学科负责人表示，这种合金的性能清楚的表明了建模工具的成熟度和产生显著结果的能力。

使用3D打印制造的ODS合金与当前超级合金的密度与高温拉伸性能对比

使用3D打印制造的ODS合金与当前超级合金的密度与高温拉伸性能对比

3D打印则有助于材料科学领域的创新，它为工程师和设计师测试新材料带来了新方法。3D打印技术参考此前曾介绍，利用现代增材制造和其他实验技术，设计人员可以将各种组成成分按照规划放置于空间中特定的点，构建任何比例的结构并验证结果。每次测试的结果会再次输入系统，让机器自主学习和训练，随着时间的推移，机器对材料的设计将更加智能可靠。