Грант STTR Phase I финансирует трехстороннее исследование поведения частиц GRX-810 при склеивании для производства в экстремальных условиях

Университет Юты, Университет штата Пенсильвания и компания Elementum 3D из Колорадо, специализирующаяся на 3D-печати металлом, получили финансирование в рамках программы NASA по передаче технологий малому бизнесу (STTR) на первом этапе для развития аддитивного производства методом холодного напыления высокотемпературных сплавов, используемых в аэрокосмической, оборонной, энергетической отраслях и в космической технике.

13-месячный грант в рамках первого этапа направлен на разработку сплава GRX-810, усиленного оксидной дисперсией, который был разработан в NASA и признан «Коммерческим изобретением года». GRX-810 способен выдерживать экстремальные температуры и воздействие окислителей, что делает его перспективным материалом для компонентов многоразовых ракетных двигателей.

Несмотря на то, что свойства сплава при высоких температурах широко известны, научное понимание того, как происходит сцепление его частиц при холодной газодинамической наплавке, остается недостаточным. Новый проект направлен на углубление знаний в этой области.

При аддитивном производстве методом холодного распыления металлические частицы осаждаются с высокой скоростью, образуя плотные покрытия или объемные структуры без значительного подвода тепла, что обеспечивает более высокую скорость осаждения и меньшее ограничение по размерам по сравнению с традиционными методами.

Прилипание, деформация или отскок отдельных частиц при ударе зависят от химического состава, микроструктуры, состояния поверхности, скорости и температуры частиц. Все эти факторы особенно важны для сплавов, работающих на пределе своих возможностей.

Компания Elementum 3D будет поставлять сырье для GRX-810 и предоставит производственные возможности обоим университетам. Университет штата Пенсильвания будет заниматься разработкой технологии холодного напыления, а лаборатория STARS при Университете Юты под руководством доктора Сухаса Эсвараппы Прамилы с кафедры материаловедения и инженерии будет проводить эксперименты с отдельными частицами с использованием системы Laser-Induced Particle Impact Test (LIPIT), чтобы выявить факторы, влияющие на прочность соединения.

«Я считаю, что такое сочетание фундаментальных и прикладных исследований крайне важно, — говорит доктор Прамила. — Наша сильная сторона — понимание фундаментальных законов физики, но такие программы, как STTR, позволяют нам применять эти знания в производстве, что может быть полезно как для промышленности, так и для NASA».

Объединенные наборы данных от трех партнеров призваны показать, как параметры материала и обработки влияют на адгезию GRX-810. Полученные результаты будут использованы при полномасштабном производстве методом холодного распыления для работы в условиях экстремально высоких температур.

«Подобные сложные проблемы нельзя решить в одиночку, — добавила доктор Прамила. — Необходимо взаимодействовать с людьми, которые привносят в работу разные инструменты, подходы и опыт».

Проекты, завершившие первый этап, могут принять участие в конкурсе на получение гранта для второго этапа, который будет направлен на дальнейшую разработку и масштабирование производственного процесса.

Автор:  Джозеф Кэрон-Доу

Источник