打造新合金：在國際空間站上燒結解決方案

國際空間站正在進行一項長達數百年的材料粘結實驗，這項試驗可能為軌道實驗室的更多材料研究鋪平道路。燒結是加熱不同材料以壓縮顆粒的過程。

「在太空中，燒結規則的變化，」蘭德·德曼說，他是這項調查的主要負責人，他的研究標題是NASA的樣品盒，它對燒結的變形(MSL SCA-GEDS-German)產生了引力效應。「第一次有人試圖在地球以外的不同重力環境下進行燒結，甚至是微重力，他們可能會大吃一驚。」現在還沒有足夠的試驗來告訴我們結果會怎樣。最終我們必須是經驗主義的，試一試，看看會發生什麼。

如果通過繼續試驗，可以更好地理解地球燒結與空間燒結之間的差異，那麼該技術可以作為一種飛行製造解決方案，或成為一種可靠的途徑，將就地資源整合起來。火星或月球的任務可以利用這種新的燒結知識，將月球或火星土壤(即風化層)的生境拼湊起來。風化層包括混雜的沉積物，如鬆散的岩石、灰塵和土壤。

這種燒結工藝被廣泛應用於日常用品中，從手錶的金屬部分到一套牙套或眼鏡上的鉸鏈都需要金屬結合。其中一個熟悉的例子是陶瓷在窯中被燒制時產生的粘結。

本實驗以燒結為基礎，研究了一種新型合金在微重力條件下的行為。「在20世紀40年代之後，燒結真的開始成為一種製造過程，」德國人說。一旦汽車工業採用了它，這個領域就會出現驚人的增長。現在我們想要把燒結帶到太空。

該調查的組件被交付到SpaceX CRS-14上的空間站，並在材料科學研究機架(MSRR-1)的材料科學實驗室低梯度爐(MSL-LGF)中發射。

該研究採用液相燒結工藝，對微重力引起的燒結變形程度進行測試。與傳統的燒結方式略有不同，液相燒結引入了低熔點的材料，使混合物不易燒結。熔化的添加劑加速並改善了粘合過程。研究結果可以讓科學家們調整未來的計算方法，從而在微重力環境下創造出更成功的化學關鍵。

「燒結髮生在原子水平，」德國人說。「升高的溫度會導致這些原子移動，我們的研究的液相有助於原子的運輸。」在地球上，我們有非常穩定的結構，在那裡粒子被重力推到一起，但是我們在之前的實驗中發現，沒有重力的壓縮，被燒結的部件會發生巨大的扭曲。

起初，德國研究小組的科學家們希望能將鎢、鎳和鐵合金燒結，但團隊不得不進行創造性的調整，以承受1210c的溫度——這是空間站低梯度爐所允許的最大溫度。他們的解決方案是創建一個新的合金。在前人對錳的熔點和燒結應用研究的基礎上，本研究提出了鎢、鎳、銅、錳的新組合。

這種合金甚至可以用於在地球上的低溫燒結，這種結合過程為添加劑製造工業帶來了革命性和擴展的選擇。雖然地球引力作用的影響是眾所周知的，但在地面上的燒結是明確的，但調查的結果仍能讓過程改進以及對扭曲的新見解。同樣，由德國團隊開發的新合金可以用於各種工業應用。

這項調查是由位於華盛頓的NASA總部的太空生命和物理科學研究和應用部門(SLPSRA)發起的。

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