NASA開發用於3D列印火箭部件的新型銅合金 性能更加優異

美國宇航局的研究人員，剛剛開發出了一種用於火箭推進部件的新型 3D 列印銅基合金 —— 高強度、高導電率的 GRCop-42 。它由位於阿拉巴馬州的 NASA 馬歇爾太空飛行中心（MSFC）與俄亥俄州的 NASA 格倫研究中心（GRC）團隊打造。配合 Concept Laser M2 3D 印表機和粉末床融合（PBF）系統，其金屬粉末可用於生產近乎完全密集的 3D 列印部件，比如燃燒室內襯和燃料噴射器面板等。

概念激光 M2 Cusing 金屬添加劑系統（via：3DPrintingIndustry，Michael Petch / 攝）

早在 2014 年，NASA 工程師就已經開始了 GRCop-42 銅基合金前身（GRCop-84）的開發。

繼 2016 - 2017 年在 MSFC 上對 3D 列印的 GRCop-84 組件進行熱火試驗後，團隊又開發出了 GRCop-42 。

在相似的強度下，其獲得了更高的導熱率。研究人員指出，此舉意味著推進發動機的內部組件，將獲得遠超傳統製造工藝的性能。

2018 年，NASA 團隊對金屬粉末進行了測試，證明了它的可加工性。至於為何選擇這台金屬粉末製造機器，研究人員解釋到：

在 GRCop-84 的開發期間，我們發現這套方案對銅基材料很是友好。這台及其的 400W 激光器，可以輕鬆實現完全融化 GRCop-42 銅基合金所需的高能量密度。

3D 列印噴嘴的熱火試驗（圖自：NASA / MSFC，David Olive 攝）

通過 GRCop-84 一半厚度（0.045mm）的 CRCop-42 材料，研究團隊 3D 列印了 25 小塊的部件，發現它們能夠讓組件得到更快的冷卻。

之後將這些部件通過 MSFC 的熱等靜壓機（HIP），這是一種用於降低金屬孔隙率的製造工藝。接著運送到 GRC 進行額外的後處理，以及室溫拉伸測試。

結果發現，由 GRCop-42 製成的 3D 列印金屬部件，表現出了極高的導熱、優異的變形、以及高溫強度等特性。

NASA 研究團隊表示，他們現在希望繼續打造並運行幾個廣泛的測試，以驗證 GRCop-42 的詳細參數。

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