从实验室概念到现实：NASA的GRX-810 3D打印合金实现量产，步入应用测试

       2025年8月21日，美国国家航空航天局（NASA）研发的高温合金GRX-810已实现大规模生产，并进入实际航空航天应用的测试阶段。该合金于2024年由NASA首次公布，此后便成为多场网络研讨会、多份数据表以及早期测试的焦点。而最新公告表明，它已不再是实验性材料。

新材料技术研发背景

火箭或喷气发动机在点火时，相关部件需承受极端压力。温度可能会飙升至2,000°F（约1047°C），在这种高温环境下，大多数金属会迅速失去强度或发生断裂。

      多年来，航空航天工程师一直依赖于昂贵的合金或复杂的冷却系统（如再生冷却通道）来确保发动机在高温下的稳定运行。NASA指出，在1,900°F至2,400°F的中等温度范围内，既经济实惠又适合3D打印的合金几乎是不存在的。在NASA研发出GRX-810之前，面对高温环境，工程师们的选择仅限于昂贵的耐高温合金。如今，由美国宇航局克利夫兰格伦研究中心开发的GRX-810是一种专为3D打印设计的新型金属，能够承受火箭发动机和高速涡轮机内部的极端条件。初步测试显示，它使用寿命远超其它廉价合金，在某些情况下，它甚至能在2000°F（约1047°C）的高温下持续运行一年，而普通材料仅能维持几个小时。

制造金属的新方法
       NASA表示开发GRX-810并非易事。研究团队从基本元素——镍、钴和铬的混合物开始着手。然而，这些成分本身不足以应对极端高温。为了增强耐高温性能，每个金属颗粒必须通过微小的陶瓷氧化物进行强化，形成氧化物弥散强化（ODS）合金。ODS合金的制造过程复杂且成本高昂。因此，格伦团队不得不创新制造方法，采用了一种名为“共振声学混合”的技术。通过高速摇动含有金属粉末和纳米氧化物颗粒的容器，他们确保了氧化物均匀地覆盖在每个金属颗粒上。NASA指出，这种方法能够产生一种结合牢固的粉末，即使在后续的研磨和重复使用过程中，也不会出现任何损伤。
      项目的领导者，美国宇航局格伦研究中心的材料工程师Tim Smit解释说：“如果你在显微镜下观察这些金属粉末，它们看起来就像是糖粉裹着的甜甜圈。金属构成了甜甜圈，而纳米氧化物材料则像是外层的糖粉。”

        Elementum 3D首席技术官Jeremy Iten解释说：“这种涂层方法赋予了GRX-810独特的强度。金属在高温压力下通常会变形或蠕变，像太妃糖一样被拉伸，直到断裂。而GRX-810能够更长时间地抵抗这种拉伸。”2024年，GRX-810仍处于实验室规模，更像是一个概念验证阶段。如今，总部位于科罗拉多州的金属粉末3D打印公司Elementum 3D已将这种新材料规模化生产，并向行业合作伙伴供货。该合金已从早期批量生产发展到全面的工业订单，为航空航天和能源公司在实际发动机中试用打开了大门。
     NASA指出，使用GRX-810进行3D打印可以实现比传统方法更复杂的形状。这意味着工程师可以设计具有曲线、格子和内置冷却通道的零件，并且现在拥有足够坚固以承受高温的金属。这使得GRX-810材料从研发阶段转向实际硬件阶段，这一转变不仅对NASA意义重大，而且对航空、能源甚至先进制造等商业行业也具有重要意义。