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详解NASA的3D打印高温合金航天部件

2015-11-20 11:35
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  高温合金通常的工作温度超过540度,在高温下的强度、延性、抗蠕变性能以及抗腐蚀能力很强。增材制造可以实现优良的机械性能,是因为粉末状原材料细晶组织。增材制造需要在粉末的微观结构上各向异性控制和引导。所以说高温合金的3D打印十分具有挑战性。”

  NASA通过美国俄勒冈州的Metal Technology(MTI)公司为NASA旗下的Johnson太空中心生产Inconel 718合金部件。Inconel 718合金在650度以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能。

  Inconel 718合金组织对热加工工艺特别敏感,加工者需要掌握合金中相析出和熔化规律及组织与工艺、性能间的相互关系,来开发出可行的工艺,才能制造出满足不同强度级别和使用要求的零件。Inconel 718合金的盘类、环类、叶片、轴类和壳体部件被用于下一代火箭发动机零部件。

  巧妙的渗透式冷却系统设计

  之前,MTI为NASA开发过猎户座飞船锻件。基于成功的合作经验,现在,MTI在与NASA合作开发更复杂的Inconel 718合金航天部件,则需要对金属的加工属性十分了解,并且优化设计工艺,突破原有传统工艺带来的思路限制。在这个部件开发中,由于独特的冷却设计,使得增材制造的合金组件将能够承受极高的温度,3D打印增材制造技术允许循环气体通过组件的每一层来层层带走热量。这种巧妙的渗透式冷却系统是不可能通过传统的金属制造技术来制造的。

  增材制造技术以被用于NASA下一代火箭发动机零部件的开发中。NASA的推进工程师和科学家团队正在不断努力使用增材制造的方法,突破传统制造技术的限制,实现增加性能和减少重量的双重目的。

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