摘要：在火箭发动机或喷气发动机工作时，其内部零件承受的极端温度可超过2000°F（约1093°C），在这种高温下，大多数金属会迅速弱化甚至断裂。过去，航空航天工程师不得不依赖昂贵的高温合金或复杂的冷却系统来维持发动机运行。尤其是在1900°F至2400°F（约103

在火箭发动机或喷气发动机工作时，其内部零件承受的极端温度可超过2000°F（约1093°C），在这种高温下，大多数金属会迅速弱化甚至断裂。过去，航空航天工程师不得不依赖昂贵的高温合金或复杂的冷却系统来维持发动机运行。尤其是在1900°F至2400°F（约1038°C–1316°C）的中高温范围内，一直缺乏经济实惠且适用于3D打印的合金材料。

GRX-810

2024年，美国NASA格伦研究中心（Glenn Research Center）宣布成功研制出一种名为GRX-810的新型合金，一举突破这一瓶颈。该合金专为3D打印设计，能耐受极端高温环境，早期测试显示其在2000°F下可持续工作长达一年，远超过传统材料仅能维持数小时的性能极限。

GRX-810属于氧化物弥散强化（ODS）合金，其基础成分为镍、钴和铬，并通过纳米级陶瓷氧化物对每一颗金属颗粒进行强化，极大提升了高温下的抗蠕变性能——金属在高温高压下如太妃糖般延展变形直至失效的现象得到显著抑制。

然而，ODS合金以往制备工艺复杂、成本极高。NASA团队创新性地采用“共振声学混合”（resonant acoustic mixing）技术，通过高速振动使金属粉末与氧化物纳米颗粒均匀混合并永久结合。项目负责人Tim Smith形象地比喻道：“在显微镜下，金属粉末像裹着糖粉的甜甜圈圈——金属是圈，纳米氧化物就是那层糖粉。”

从实验室走向量产

2025年8月，GRX-810正式从实验室研发阶段迈向产业化应用。NASA已授权科罗拉多州金属3D打印材料企业Elementum 3D进行合作生产，该公司目前可实现从小批量研究级到吨级的工业规模量产。值得注意的是，Elementum 3D并非首次与NASA合作，此前他们曾参与RAMFIRE项目，3D打印出实验性火箭喷管，并成为NASA HUNCH月球制造计划的官方材料供应商。

据Elementum 3D首席技术官Jeremy Iten介绍，大规模生产批次的GRX-810合金寿命甚至比早期实验批次延长了一倍，表现非常出色。

材料突破创造的新可能

这一材料的商业化意味着航空航天、能源等领域迎来了新的可能性。例如，德国公司Vectoflow正在测试用GRX-810制造3D打印气流传感器。这类传感器用于监测涡轮内气体流动，传统材料在高温下几分钟就可能失效，而GRX-810可显著提升其耐用性，从而帮助提高燃料效率、减少排放并降低更换频率。

此外，GRX-810也支持制造更复杂的结构形状，如曲线、晶格及内置冷却通道，这是传统工艺难以实现的。商业航天公司已开始探索将其用于火箭发动机内部组件，长期来看有望降低发射成本、提升深空探测能力。

使用GRX-810打印的零件

NASA历来注重技术转化，通过《空间法协议》等机制与企业合作，将科研成果推向市场。GRX-810不仅服务于太空任务，也有望在航空、能源和高端制造等地面领域发挥重要作用。

与此同时，NASA在其他3D打印技术方面也持续投入。例如，近期3D Systems与多所大学及NASA合作，开发用于航天器的先进热管理系统；佛罗农工大学与佛罗里达州立大学学院也获得500万美元NASA拨款，致力于开发用于未来太空任务的复合材料及制造系统。

航天3D打印点评

NASA研发的GRX-810合金终于从实验室走向生产线！这款能承受2000°F超高温、寿命比传统材料提升数十倍的3D打印材料，正在彻底改变火箭发动机和航空涡轮的制造格局。它不仅支持复杂结构一体化成型，更有望降低航天发射成本、提升燃料效率，甚至减少碳排放。

从太空到地面，NASA再次用硬核科技证明：仰望星空的同时，也能脚踏实地推动产业变革。中国航天与高端制造领域，是否也已迎来自己的“GRX-810时刻”？

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来自：航天3D打印

来源：江苏激光联盟