NASA格伦研究中心的研究材料工程师Tim Smith近日接受3Dnatives专访，详细介绍了专为增材制造设计的氧化物弥散强化高温合金GRX-810的研发历程与商业化进展。该合金被评选为NASA年度商业发明，其测试中的蠕变寿命超过6000小时，无需特殊打印参数，正在为高温金属增材制造树立新标杆。

Tim Smith指出，GRX-810项目始于七八年前，当时NASA格伦的工程师希望利用3D打印探索喷气涡轮发动机燃烧室穹顶的新几何结构，但该部件需要在约2000华氏度（1100摄氏度）的极端温度下工作。在测试中，所有可购得的最佳现成高温合金均失效，因此材料研究团队决定借助增材制造开发一种能够承受这种温度的新合金，最终诞生了GRX-810。

关于打印性能，Smith强调：“这种合金不难打印，只要你有一个合理的打印参数起点，你就能灵活地制造出非常致密的部件。我们有意识强调的一点是，不需要任何独特或特殊的条件来让它打印成功。打印这种合金没有需要你做的特殊操作。它可以在不加热的基板和典型打印参数下进行。唯一真正的变化是我们调整了原料，加入了纳米氧化物。除此之外，它和任何其他镍基合金一样打印。”

目前GRX-810已达到的最高技术成熟度和制造成熟度级别在激光粉末床熔融方面，但研发团队正在扩展到其他技术。为满足大型部件生产需求，他们正在探索定向能量沉积和丝材增材制造，并已进行了一些GRX-810的热丝成型构建。Smith解释了两个原因：激光粉末床熔融受限于机器构建体积，且沉积速率较低；而行业还提出了对GRX-810板材的需求，由于这是一种纯粹增材制造的合金，只能通过增材制造制备，因此向更高沉积速率的丝材增材制造成为方向。

在材料开发过程中，团队采用了模型优先的方法，很快确定了成分。但疫情导致第一批GRX-810在架子上放置一年多才能开始打印。此外，规模化挑战显著：实验室一次只能制造十磅，而工业打印机需要数百或数千磅，每一步改变都需要充分理解机理。尽管存在这些困难，Smith认为从2022年首次报告GRX-810性能到2025年完全商业化，时间并不算长，这反映了增材制造如何加速材料发现。

关于应用领域，Smith表示：“任何时候你遇到腐蚀性或极高温环境，且典型高温合金无法承受时，GRX-810都可能发挥作用。”已收到来自汽车领域（如F1赛车涡轮增压器）的兴趣，也有用于高温拉伸测试夹具和拉杆的潜力，以及在腐蚀性环境中用于温度探头和表征仪器的可能性。虽然Smith主要工作在航天和宇航领域，但任何极端环境都适合这种合金。

Smith谈到首批测试结果时表示惊讶：“我们预期在失效前大约有80到100小时的寿命——这已经是典型高温合金的五倍。然后第一批GRX-810结果出来了，我们看到寿命达到了6000小时或更长。这远远超出了我们的预期。”团队至今仍在努力完全理解性能大幅提升的原因，早期模型几乎精确命中了成分，任何试图改变成分的尝试通常只会降低性能。

谈及被评选为NASA年度商业发明，Smith称这是“难以置信的荣誉”，并感谢身边众多杰出的研究人员。他建议行业认识到，通过增材制造，即使从熟悉的合金开始，已经在制造一种根本不同的材料，因此存在真正的机会来克服对新材料的犹豫。“使用专为增材制造设计的材料能给你最佳的性能，从而使你能进一步优化要制造的部件。”他补充强调，即使使用熟悉的材料，也必须对产品进行适当的测试和表征，因为打印正在改变材料。

最后，Smith对同行分享建议：“不要试图独自完成。我一直寻求帮助，并且很幸运在教育和职业生涯的每个阶段都有优秀的导师。利用你身边的人和资源。当轮到你的时候，也要确保你正在帮助下一代研究人员。不要害怕寻求帮助。”

Tim Smith将成为6月10日线上ADDITIV Metals活动的嘉宾。若想了解更多金属增材制造内容，可在此注册ADDITIV Metals。本采访经过编辑以确保简洁清晰，封面图片来源为NASA/Jordan Salkin。