NASA太空非晶金屬制造 (MSL SCA-FAMIS) 研究聚焦于在微重力下加工的塊體金屬玻璃 (BMG) 和鎢球復合材料的微觀結構。 BMG也稱為非晶金屬，具有優異的機械性能，例如耐磨性。 用鎢和 BMG 形成復合材料可以創造出一種新型的高性能合金和涂層，但兩者之間巨大的密度差異使得在地球重力下實現這一目標具有挑戰性。

NASA太空非晶金屬制造 (FAMIS)研究
© NASA

金屬玻璃應用
© 3D科學谷白皮書

 “玻璃之王”

非晶態金屬（金屬玻璃）又稱非晶態合金， 它既有金屬和玻璃的優點， 又克服了它們各自的弊病．如玻璃易碎， 沒有延展性．金屬玻璃的強度高于鋼， 硬度超過高硬工具鋼， 且具有一定的韌性和剛性， 所以， 人們贊揚金屬玻璃為“敲不碎、砸不爛”的“玻璃之王”。

根據3D科學谷的市場觀察，2022 年初，由美國宇航局NASA位于南加州的噴氣推進實驗室領導的冷可操作月球可展開臂 (COLDArm) 項目成功地將特殊齒輪集成到機械臂的部件中，該機械臂計劃在未來幾年投入到月球任務中。

這些大塊金屬玻璃 (BMG) 齒輪集成到 COLDArm 的關節和執行器中，是通過改變游戲規則的開發大塊金屬玻璃（非晶態合金）齒輪項目開發的，可在低于華氏 280 度（負173攝氏度）的極端溫度下運行。

根據3D科學谷《金屬玻璃齒輪集成到關節中，3D打印成就更好的NASA月球任務機器人》一文，據悉， NASA的COLDArm 項目中的機器人關節和執行器中的金屬玻璃齒輪合金具有無序的原子級結構，使其既堅固又富有彈性，足以承受這些異常低溫。典型的齒輪箱需要加熱才能在這樣的低溫下運行。BMG 齒輪電機已經過測試并在大約 -279 華氏度（-173 攝氏度）下成功運行，無需加熱輔助。這種齒輪電機是使機械臂能夠在極冷環境中運行的關鍵技術之一，例如在月球夜晚。

而NASA的決心并非僅僅在地球上處理這樣的金屬玻璃，NASA太空非晶金屬制造 (FAMIS)研究結果可以支持開發用于太空和地球應用的新一代齒輪和涂層元件。

 鎢基相的沉降與擴散研究

NASA的太空非晶金屬制造 (FAMIS) 研究樣品包含在樣品盒組件 (SCA) 中，并在材料科學實驗室 (MSL) 中安裝的低梯度爐 (LGF) 中進行全面處理。一旦 FAMIS SCA 登上國際空間站，機組人員就會將它們一一安裝在 LGF 中，并在 1200°C 的溫度下進行處理。調查和設施數據（例如溫度、壓力、功率等）由操作和實驗團隊在地面進行實時下行和監控。返回地球后，SCA樣品盒組件被拆卸，調查樣本將由調查人員進行分析。

NASA太空非晶金屬制造 (FAMIS)研究
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l 實驗說明

太空非晶金屬制造 (MSL SCA-FAMIS) 研究的目標是對兩種基于鋯鈮銅鎳鋁 (ZrNbCuNiAl) 和鎢球增強銅鋯鋁鈷 (CuZrAlCo) 的金屬玻璃形成合金進行半固態固持。主要科學目標是研究在存在和不存在重力驅動沉降的情況下金屬玻璃合金中鎢基相的擴散和再沉淀。樣品安裝在國際空間站 (ISS) 材料科學實驗室 (MSL) 的低梯度爐中進行處理。

l 空間應用

這項研究可能會導致新型金屬合金的開發，用于齒輪、軸承、耐磨涂層以及航天器和機器人的其他元件，支持未來的太空探索任務。

l 地球應用

研究結果可以為地球上的齒輪和涂層等結構應用提供性能改進的新型金屬合金。

(責任編輯：admin)

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