NASA Glenn研究人员通过增材制造(AM)开发了一种新型氧化物弥散强化介质熵合金(ODS-MEA)。在ODS合金中,纳米级陶瓷颗粒分布在金属内部,最初的开发是为了在极端温度下提高机械性能(如抗蠕变、抗拉强度、组织完整性)。这种合金有望用于燃气轮机、火箭发动机、核反应堆和其他高温应用的金属部件;然而,传统的机械合金化工艺生产这种合金效率低,耗时长,成本高。

ODS-MEA是为通过选择性激光熔化生产而设计的。该合金可以加工成复杂的几何形状,并且抗应力开裂和枝晶偏析。当暴露在极端温度下时,它不容易受到有害的相位变化的影响,并且需要有限的后处理。

当暴露在极端温度下时,该合金的性能可保持到1100°C,且不容易受到有害的相变化的影响——这是Inconel-625和Inconel-718等镍基高温合金普遍存在的问题。氧化钇颗粒分散在合金中,使用一种新型的制造技术,在高温下最大限度地提高强度和抗蠕变性能。这项技术使用了一个声波搅拌器来搅拌金属基体粉末中的纳米氧化钇粉末,在较大的金属粉末颗粒周围形成一层氧化钇薄膜。然后通过SLM从这种混合物中产生固体成分,在此过程中激光将氧化钇粒子分散到整个组织中。

最终,该工艺消除了通过传统机械合金化生产ODS合金的许多昂贵和耗时的步骤。该工艺在1100°C下的蠕变持久寿命提高了10倍,强度比目前3d打印零件提高了30%。

ODS- mea组合材料可能会应用于目前使用ODS合金的领域,以及需要这种性能的领域,但资源密集的性质和/或无法通过传统工艺产生高度复杂的几何形状,最终导致其使用不经济或不可行。这些用途包括用于发电、推进(火箭、喷气发动机等)、工业过程、核能应用以及采矿和水泥生产行业的样品制备设备的燃气轮机组件(增加进口温度可以提高效率)。

美国国家航空航天局正在积极寻求许可,以便将这项技术商业化。请联系NASA的许可礼宾部此电子邮件地址正受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript才能查看它。或致电202-358-7432,开始许可讨论。按照这个链接在这里为更多的信息。


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本文首次发表于2021年5月号yabovip16.com杂志。

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