如图是在地球上烧结后钨重合金的横断面。科学家们通过研究这样的横截面,来了解有关烧结元件密度的更多信息,并期望在空间站上制造出不同密度的烧结物品。来源:Rand German
一项具有数百年历史的材料粘结工艺正在国际空间站上进行实验测试,该试验可能为轨道实验室进行更多材料研究铺平道路。烧结是将不同的材料加热,使它们的颗粒压缩在一起的过程。
Rand表示通过(MSL SCA-GEDS-German)项目来探究空间中烧结变化的规律。第一次有人试图在地球以外的另一种重力环境中,甚至在微重力环境中烧结,烧结的结果可能会让人感到惊讶。目前还没有足够的试验来告诉我们结果会是怎样的。我们必须以经验为基础,尝试一下,看看会发生什么。
通过不断的实验可以更好了解地球上的烧结和空间烧结之间的差异,那么该技术可能有望为飞行中的制造提供解决方案,为现场资源的拼接提供可靠的途径。对火星或月球的任务可以利用这一新的烧结技术。将来自月球或火星栖息地的土壤(称为风化石)拼合在一起生产需要的零件。这些土壤包括松散的岩石,灰尘和土壤等混合沉积物。
材料科学实验室在飞行前对低温度梯度烧结炉进行装配(LGF)。来源:NASA
这个实验目的在于研究在微重力中烧结一种新的合金会有什么新的发现。德国人说:“在20世纪40年代以后,烧结开始在制造业领域发挥重要的作用。汽车行业在采用了烧结后,汽车领域出现了惊人的增长。将烧结技术应用的空间中也是有重要意义的。”
需要进行检测的组件已交付给SpaceX CRS-14号太空站,并在材料科学研究架(MSRR-1)内的材料科学实验室低梯度炉(MSL-LGF)中进行烧结。
安装飞行炉手柄后MSL的低梯度炉。来源: NASA
烧结发生在原子级别,温度升高会导致这些原子移动。研究表明液相有助于原子发生移动。在地球上,我们有非常稳定的结构,颗粒通过重力推到一起,但是我们在之前的实验中发现,没有重力的压缩 ,被烧结的部件会变形很大。
最初,德国团队的科学家希望能够烧结钨,镍和铁合金。但该团队必须制造出能适应1210℃的温度的设备,这台低温度梯度炉所允许的最大温度符合要求。通过新的方案可以制造出一种新的合金。在基于以前对锰的熔点和烧结应用的研究的基础上,设计并制造出钨,镍,铜和锰的新型组合。