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NASA为3D打印火箭部件制造特殊的铜合金

2019年3月25日,笔者从外媒获悉,美国宇航局与格伦研究中心(GRC)和马歇尔太空飞行中心(MSFC)的研究人员合作开发了GRCop-42,这是一种具有高导电性的铜基高强度合金。使用粉末床熔融(PBF)3D打印,NASA研究人员成功地3D打印了近乎完全致密的GRCop-42组件,这些组件可以抵抗变形,即使在高温下也能保持坚固。

NASA为3D打印火箭部件制造特殊的铜合金

从2014年到2017年,NASA工程师完成了3D打印致密、可用的GRCop-84(Cu-8 at.% Cr-4 at.% Nb)燃料薄膜冷却燃烧室的开发,使用PBF增材制造方法制造低成本的上级液氧- 甲烷推进发动机,最终在2016年和2017年在MSFC进行了几次成功的点火试验。在这项工作的基础上,NASA团队转向开发GRCop-42,这将在相似的情况下提供更高的导热性强度,因而发动机性能甚至高于GRCop-84。

NASA为3D打印火箭部件制造特殊的铜合金

GRCop-42的3D打印工艺和参数是在ConceptLaser M2 3D打印机上开发的,该打印机也用于GRCop-84开发,并通过其惰性手套箱和构建室证明了自己的“铜友好”。根据美国国家航空航天局的数据,2018年初对42个参数进行了初步试验。研究人员对GRCop-42制造的部件进行了测试,例如燃油喷射器面板和燃烧室内衬,并发现GRCop-42部件“可能等于或超过其传统制造商”。

NASA为3D打印火箭部件制造特殊的铜合金

“在这项研究中,MSFC和GRC证明了GRCop-42是一种易于3D打印的合金,可以加成制成完全致密的部件,具有一致的性能,制造效率高于其前身GRCop-84,”NASA表示。“目前正在节省约20%的3D打印时间,其中上述28天的喷嘴现在需要22天多一点,几乎是一周的时间优势。”

“下一步将是使用不同批次的粉末制造几个大的拉伸构造,样品散布在整个250毫米构建板上,不仅验证参数,而且还排除任何其他外部影响,如构建板上的位置 或材料批/供应商。”

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