2024新3D打印超级合金看点：NASA/EOS/ORNL，更轻、更强、更耐用！

3D打印技术参考注意到， 由美国宇航局（NASA）格伦研究中心开发的新型镍钴铬氧化物弥散强化（ODS）高温合金GRX-810，日前已实现商业化销售。NASA与知名金属3D打印材料开发商Elementum 3D已签订共同独家许可协议。

2024年10月31日，Elementum 3D向客户交付了首批商业化生产的GRX-810材料，并宣布其生产能力可达每周1.5吨。 需要指出的是，两家机构的合作并非首次， 。 除Elementum 3D之外，NASA还授权另外三家公司生产GRX-810，分别是Carpenter、Linde、Loveland。 这一成就标志着NASA加速GRX-810合金应用以促进美国技术发展的目标提前实现。

Elementum 3D的创始人兼首席执行官Jacob Nuechterlein博士表示：“我对Elementum 3D团队能够迅速将NASA的GRX-810合金推向市场感到无比自豪。在短短六个月内，我们不仅开发出了一套合格的制造工艺，还实现了GRX-810的量产，这充分展示了我们从概念到现实的转化能力。”

GRX-810材料的商业化预示着一系列潜在的技术突破，包括制造更轻、更薄的发动机部件，提高燃油效率，降低运营成本，增强耐用性，以及提升在更高工作温度下的能力。

在高温环境下，GRX-810相较于其他可打印高温合金，其抗蠕变性能提升了1000倍，强度和抗氧化性能提高了两倍。

蠕变寿命是指材料在高温下承受持续应力而不发生故障的时间。蠕变是高温下零件承受离心力、重力、压力或其他长期应力载荷的主要失效机制。GRX-810的卓越蠕变性能直接意味着零件寿命的延长、工作温度的提升和负载能力的增强。

EOS新推出两种超级合金

2024年11月，工业3D打印制造解决方案的领先供应商EOS新增2种新型金属增材制造镍基超级合金材料： EOS Nickel Alloy IN738与 EOS Nickel Alloy K500。 这两种材料都能为采用EOS激光粉末床熔融3D打印技术的各行各业提供卓越的性能、零件特性和价值。

IN738适用于在极端压力下运行的高性能能源部件和涡轮机械系统。它是一种镍基材料，集高强度和耐热性于一身，抗拉强度达1265MPa，伸长率为4.5%。与传统制造的超级合金相比，EOS IN738可承受更高的温度环境，在涡轮叶片和其他能源部件等高压力应用中的劣化程度明显降低。使用EOS IN738生产的增材制造部件还将利用工业3D打印设计优化的固有优势，从而提供额外冷却并延长部件的整体使用寿命。

K500是应一家大型航天发射组织的要求而开发的，它为寻求强度和适度导热性平衡组合的制造商提供了完整的解决方案，同时兼顾了镍合金和铜合金的性能。这种材料非常适合推进器和喷嘴等太空应用，以及制造泵和阀门的化学加工商和海事应用。

EOS金属材料业务开发经理JuhaKotila表示，“EOS K500填补了3D打印两种材料之间的重要空白，即镍超合金的高机械强度和铜合金的导热性。EOS材料开发团队成功地创造了EOS K500，作为同时需要机械强度和导热性的太空应用或极端条件下的解决方案。 ”

ORNL开发迄今最轻3D打印无裂纹高温合金

3D打印技术参考于10月18日注意到，美橡树岭国家实验室（ORNL）和美国家能源技术实验室（NETL）的研究人员成 功研发并 3D打印出了一种迄今最轻且无裂纹的合金 ，该合金能够在1315℃以上的高温下不会熔化。 这一创新成果能够 显著提升涡轮叶片的增材制造水平，它不仅能承受更高的温度，还能减轻飞机和燃气涡轮机的重量 。

这种新型合金由七种元素组成，富含铌，形成了复杂的合金结构。其熔点比橡树岭国家实验室之前研发的镍钴超合金至少高出48%。通过精确调整电子束熔融工艺，研究人员成功打印出了该合金的测试部件。

3D打印技术参考认为，采用EBM工艺是实现该新合金无裂纹3D打印的关键。 由于电子束熔融 工艺本身具备的高温特性以及电子束偏转与聚焦方面的高度灵活性，该工艺已被证明在裂纹形成方面敏感性较低。文献中已报道了Inconel 738、Rene142和CMSX-4等多种易开裂合金的成功电子束熔融加工案例，GE航空航天公司则采用EBM工艺批量3D打印易开裂的TiAl合金发动机叶片。

3D打印技术的发展正推动材料科学进入一个新的时代，特别是在高温合金的应用上。GRX-810的成功商业化不仅展示了如何将实验室的创新技术转化为市场上的实用产品，而且强调了公私合作在加速技术发展和应用中的重要性。此外，新材料的卓越性能，预示着3D打印技术在提高工业部件性能、降低成本和推动可持续发展方面的潜力。

通过3D打印技术，可以开发出更轻、更强、更耐用的材料，从而在航空航天、能源和化工等行业中实现更高效的运作和更低的环境影响。这些进展不仅对特定行业具有重要意义，也对全球材料科学和制造技术的进步具有深远影响。

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