NASA đang tạo ra một kim loại mạnh gấp 1000 lần các hợp kim hiện đang được sử dụng trong tàu vũ trụ!

Bất Động Sản
Rate this post

Vật liệu được sử dụng để chế tạo tàu vũ trụ không chỉ cần có các đặc tính phù hợp để bay mà còn phải chịu được nhiệt độ cao, ma sát và ứng suất. Để vượt qua những thách thức này, cần có những vật liệu siêu nhẹ và siêu bền. Gần đây, các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA đã phát triển một hợp kim kim loại mang tính cách mạng với tiềm năng tạo ra các bộ phận động cơ phản lực và tàu vũ trụ đáng tin cậy và hiệu quả. đáng tin cậy hơn trong điều kiện khắc nghiệt.

Cơ quan vũ trụ luôn tìm kiếm những vật liệu có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt khi phóng tên lửa cũng như cái lạnh khắc nghiệt của không gian. Vật liệu mới, GRX-810, là hợp kim phân tán oxit tăng cường (ODS) có thể chịu được các điều kiện cực kỳ khắc nghiệt trước khi đạt đến điểm đứt gãy.

Hợp kim mới, được gọi là GRX-810, được tạo ra bằng cách in 3D trong khuôn khổ dự án Công cụ và Công nghệ Biến đổi (TTT) do Ban Giám đốc Nhiệm vụ Nghiên cứu Hàng không (ARMD) của NASA điều hành. TTT đã tham gia vào việc phát triển nhiều công nghệ tính toán và thử nghiệm công nghệ cao khác cho NASA.

Theo cơ quan vũ trụ, so với các vật liệu hiện đại, hợp kim GRX-810 mới có thể cung cấp sức mạnh gấp đôi và độ bền gấp 1000 lần tàu vũ trụ ở nhiệt độ cao – không chỉ cung cấp sức mạnh mà còn đảm bảo tiêu thụ ít nhiên liệu hơn và chi phí bảo trì thấp hơn. Hơn nữa, khi các nhà nghiên cứu tại Glenn kiểm tra GRX-810 về độ bền so với các hợp kim hiện có, họ nhận thấy rằng nó có thể uốn cong hoặc kéo dài hơn ba lần rưỡi trước khi bị gãy dưới lực căng. .

Trong quá trình nghiên cứu chế tạo, NASA sử dụng mô hình vật liệu để xác định sự kết hợp của các kim loại nào có thể mang lại kết quả tốt nhất. Trước đây, các chuyên gia thường sử dụng quy trình “thử và sai” để tìm ra vật liệu mới phù hợp. Quá trình này thường mất nhiều năm.

GRX-810 được làm từ hợp kim phân tán oxit tăng cường (ODS), thường được sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao như tuabin và ống trao đổi nhiệt. Do sự hiện diện của ODS, GRX-810 có thể chịu được nhiệt độ trên 1.090 độ C (2.000 độ F). Các hạt ôxít kích thước nano của ODS được phân phối đồng đều khắp hợp kim bằng cách in 3D.

Việc phát triển các vật liệu như GRX-810 có thể mất nhiều năm với các phương pháp thông thường vì nó liên quan đến cách tiếp cận “thử và sai”. Vì vậy, ngoài in 3D, các nhà nghiên cứu Glenn còn sử dụng mô hình nhiệt động lực học, một công cụ tính toán cho phép các nhà khoa học dự đoán thành phần tối ưu cho hợp kim một cách nhanh chóng (trong vòng vài tuần). hoặc nhiều tháng) và với chi phí thấp hơn nhiều. Công cụ này trước đây đã được đề cập trong nghiên cứu Tầm nhìn 2040 của NASA.

“Việc áp dụng hai quy trình này – in 3D và mô hình nhiệt động – đã thúc đẩy quá trình phát triển vật liệu của chúng tôi rất nhanh. Giờ đây, chúng tôi có thể sản xuất vật liệu mới nhanh hơn với chi phí thấp hơn và hiệu suất tốt hơn trước đây”, Tim Smith, Nhà khoa học Nghiên cứu Vật liệu tại NASA cho biết.

NASA đang tạo ra một kim loại mạnh gấp 1000 lần các hợp kim hiện đang được sử dụng trong tàu vũ trụ!  - Ảnh 2.

NASA cho biết thêm: “Hợp kim ODS mới có ý nghĩa lớn đối với tương lai của chuyến bay bền vững. Ví dụ, khi được sử dụng trong động cơ phản lực, khả năng chịu nhiệt và độ bền cao hơn của hợp kim có thể giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu, chi phí vận hành và bảo trì. Các nhà nghiên cứu có thể do đó tối ưu hóa nhiều chi tiết khác thay vì lo lắng về việc giảm hiệu suất của động cơ. “

Ngoài khả năng chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, GRX-810 còn cực kỳ bền, và nó cũng dễ uốn và dẻo hơn các vật liệu hiện đang được NASA sử dụng. Thêm vào đó, mặc dù có sức mạnh gấp đôi và hiệu suất lâu dài ấn tượng, hợp kim này tương đối hiệu quả về chi phí, trọng lượng nhẹ và có thể tăng hiệu suất tổng thể của động cơ.

Báo cáo được công bố trên trang web của NASA cũng cho thấy nếu động cơ phản lực được chế tạo với GRX-810, sẽ ít tiêu hao nhiên liệu hơn và chi phí bảo dưỡng thấp hơn do các đặc tính nêu trên của động cơ phản lực. vật chất.

“Bước đột phá này mang tính cách mạng đối với sự phát triển vật liệu. Các vật liệu mới mạnh hơn và nhẹ hơn đóng một vai trò quan trọng khi NASA đặt mục tiêu thay đổi tương lai của các chuyến bay. Trong quá khứ, độ bền tăng lên thường làm giảm khả năng kéo giãn và uốn dẻo của vật liệu trước khi đứt gãy, đó là lý do Dale Hopkins, Giám đốc Dự án Liên kết TTT cho biết. biết.

Việc tạo ra GRX-810 là một bước quan trọng hướng tới chuyến bay bền vững vì nó mang lại cơ hội chế tạo tàu vũ trụ tốt hơn và an toàn hơn với chi phí thấp hơn. Hợp kim này cũng nhấn mạnh vai trò của các kỹ thuật mới như mô hình nhiệt động lực học và in 3D có thể đóng góp vào sự phát triển của các công nghệ tiên tiến liên quan đến chuyến bay.

Vì vậy, đừng ngạc nhiên nếu bạn thấy GRX-810 chuyển đổi ngành hàng không và du hành vũ trụ trong tương lai gần.

Leave a Reply

Your email address will not be published.