研究人員使用一種新穎的3D打印技術(shù)創(chuàng)造了一種新的高溫合金，具有“以前無法獲得的高強度，低重量和高溫彈性組合” - 他們說這對航空航天和能源的影響是巨大的。

限制當(dāng)今發(fā)電站產(chǎn)量的一個因素是蒸汽輪機葉片、軸承和密封件中使用的金屬，這些金屬在熔點之前往往會軟化和伸長。解決這些問題，您可以想象使用蒸汽輪機將熱量轉(zhuǎn)化為電能的任何事物的溫度都會提高，從而提高效率并減少廢熱損失。

桑迪亞實驗室，艾姆斯國家實驗室和愛荷華州立大學(xué)的研究人員表示，他們已經(jīng)創(chuàng)造了一種可3D打印的高性能高溫合金，比當(dāng)今使用的最先進的高溫合金更堅固，更輕。他們已經(jīng)在《今日應(yīng)用材料》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

這種材料由42%的鋁，25%的鈦，13%的鈮，8%的鋯，8%的鉬和4%的鉭組成，是“多主元素高溫合金”或MPES的一個例子。大多數(shù)合金主要由一種主要元素制成，結(jié)合低濃度的其他元素以提高某些性能，但多主元素合金具有高濃度的三種或更多元素。

根據(jù)研究小組的說法，這些合金中的各種在許多指標(biāo)上都顯示出巨大的前景;強度重量比、斷裂韌性、耐腐蝕性和耐輻射性、耐磨性等。但是這個團隊探索的MPES子集在高溫情況下表現(xiàn)出色。

“基于硬度和密度比的MPES的比強度為1.8-2.6 GPa-cm3 / g，”該研究寫道，“該值超過了所有已知的合金，包括金屬間化合物和傳統(tǒng)鈦鋁化物，耐火MPEA和傳統(tǒng)的鎳基高溫合金?；跍y得的峰值硬度 [300] 為 718.28 GPa，密度為 4.5 g/cm8，該比強度比鉻鎳鐵合金 2 提高了 3%，其比率為 0.55 GPa-cm3/g。

它還專門設(shè)計為粉末形式的3D打印，使其能夠布置在“不尋常的納米級微結(jié)構(gòu)”中，研究小組發(fā)現(xiàn)“對暴露在800°C[1，472°F]下一小時不敏感” - 比典型的燃煤發(fā)電廠運行的570多°C(1，058°F)要熱得多。

事實上，3D打印工藝接受了“成分分離，高雜質(zhì)”的粉末原料 - 打印機本身在熔化金屬成分時混合合金。

研究人員表示，這項工作指出了一類準(zhǔn)備探索的更大類MPES材料，這些材料在航空航天和能源方面具有立即有趣的潛力。他們警告說，在他們能夠可靠地生產(chǎn)這些合金中的大型零件而沒有微觀裂紋之前，需要進一步研究3D打印工藝，并且原料包括一些相當(dāng)昂貴的金屬，這將使這種特殊的MPES難以擴大規(guī)模，以便在成本是高優(yōu)先級的應(yīng)用中更廣泛地使用。

“有了所有這些警告，如果這是可擴展的，我們可以從中制造出大部分，這將改變游戲規(guī)則，”桑迪亞科學(xué)家安德魯庫斯塔斯在一份新聞稿中說。“我們正在證明，這種材料可以獲得以前無法獲得的高強度，低重量和高溫彈性的組合。我們認(rèn)為我們實現(xiàn)這一目標(biāo)的部分原因是因為增材制造方法。

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