С целью создания более прочных компонентов, способных выдерживать очень суровые условия внутри и вокруг самолетов и реактивных двигателей, исследователи НАСА разработали новый металлический сплав с впечатляющим набором свойств при экстремальных температурах. К ним относятся невероятная прочность, которая в два раза выше, чем у современных современных сплавов, и гораздо большая гибкость, которая, по словам команды, может привести к ключевым прорывам в устойчивом полете.
Новый материал представляет собой сплав, дисперсионно-упрочненный оксидами (ODS), в который внедрены наноразмерные оксиды, чтобы повысить долговечность сплава и устойчивость к высоким температурам. Чтобы сделать это в правильном порядке, исследователям потребовалось использовать передовое вычислительное моделирование для имитации термодинамических характеристик материала, а затем 3D-печать для его производства.
«Применение этих двух процессов резко ускорило темпы разработки наших материалов», — сказал Тим Смит, ученый-материаловед Исследовательского центра НАСА имени Джона Гленна. «Теперь мы можем производить новые материалы быстрее и с лучшими характеристиками, чем раньше».
Исследователи смогли прийти к оптимальному дизайну сплава примерно после 30 симуляций и говорят, что процессы проб и ошибок, которые раньше занимали годы, теперь с этими новыми технологиями занимают недели или месяцы. Полученный сплав, получивший название GRX-810, продемонстрировал невероятные преимущества в характеристиках по сравнению с самыми современными сплавами.
При температурах 1093 °C GRX-810 показал вдвое большую прочность на излом, в три с половиной раза большую гибкость без растрескивания при изгибе и растяжении и более чем в 1000 раз большую долговечность под нагрузкой. Команда говорит, что этот материал открывает новые возможности в конструкции самолетов и может позволить использовать более легкие компоненты, сократить расход топлива при использовании в реактивных двигателях и снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
Распечатанная на 3D-принтере камера сгорания турбинного двигателя является примером детали реактивного двигателя, в которой можно использовать недавно разработанный НАСА сплав. Фото: NASA.
«Этот прорыв является революционным для разработки материалов», — сказал член команды Дейл Хопкинс. «Новые типы более прочных и легких материалов играют ключевую роль, поскольку НАСА стремится изменить будущее полетов. Раньше, увеличение предела прочности обычно снижало способность материала растягиваться и изгибаться перед разрывом, поэтому наш новый сплав замечателен».
Источник: NASA
