近年來(lái)，為航天飛機(jī)生產(chǎn)合格替代者――一種經(jīng)濟(jì)上可負(fù)擔(dān)的太空航行工具――的夢(mèng)想已經(jīng)越來(lái)越接近實(shí)現(xiàn)。

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)從2006年開始與多家公司合作，開發(fā)運(yùn)送貨物和人員進(jìn)入低地球軌道的能力。幾家美國(guó)公司參與了這項(xiàng)工作，現(xiàn)在已經(jīng)接近使有效載荷和乘客進(jìn)入太空的階段，其中采用含鎳合金部署了經(jīng)濟(jì)的(某些情形下可重復(fù)使用)發(fā)射平臺(tái)。

三維打印及鎳合金用于制造過(guò)程

Space-X(由特斯拉CEO埃隆·馬斯克創(chuàng)辦)、Blue Origin(由亞馬遜集團(tuán)巨頭杰夫·貝佐斯創(chuàng)辦)和公開上市的Aerojet Rocketdyne這三家公司以增材制造(三維打印)方式生產(chǎn)火箭的關(guān)鍵部件。在火箭設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，三維打印相對(duì)于傳統(tǒng)制造方式有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是它能降低復(fù)雜零件的生產(chǎn)成本。據(jù)NASA稱，成本降低的一個(gè)關(guān)鍵要素就是盡可能減少零件數(shù)目。在Aerojet生產(chǎn)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)中，打印組件只需要生產(chǎn)三個(gè)單獨(dú)的零件，而原來(lái)則需要100個(gè)以上。含鎳合金能夠經(jīng)受太空航行所需的巨大熱量和壓力。

Space-X公司(2014年7月出版的《鎳雜志》第29卷第2期中提到過(guò))利用三維打印生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙。

同樣，Blue Origin公司正采用含鎳合金Monel? K-500(UNS K05500)生產(chǎn)下一代液態(tài)天然氣驅(qū)動(dòng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(BE-4)。

Blue Origin公司在新式水力渦輪機(jī)的所有生產(chǎn)階段采用增材打印方式，包括一些非常復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)通道。Monel®  K-500合金主要由鎳(約占三分之二)和銅(略少于三分之一)組成，有少量鋁和鈦，可以通過(guò)沉淀硬化機(jī)理提高強(qiáng)度。

第一臺(tái)Blue Origin BE-4發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)已裝配完畢，很快會(huì)有更多發(fā)動(dòng)機(jī)推出。最終將有8臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在該公司生產(chǎn)的270多英尺長(zhǎng)“新格倫”火箭上，可以運(yùn)送大量的有效載荷和乘客進(jìn)入軌道。

含鎳合金能夠經(jīng)受太空航行所需的巨大熱量和壓力。

高速列車中的含鎳不銹鋼

通往哥本哈根的道路上Pepparholmen厄勒海峽大橋上行駛的X2000列車Stefan Nilsson

瑞典X2000列車

上世紀(jì)80年代末，瑞典SJ國(guó)家鐵路公司訂購(gòu)高速列車時(shí)提出的需求是一種能保證長(zhǎng)期安全、舒適和經(jīng)濟(jì)的解決方案，而且維護(hù)費(fèi)用較低、使用壽命較長(zhǎng)。為此，通過(guò)冷加工以提高強(qiáng)度的304型含鎳不銹鋼(UNS S30400，一種奧氏體合金)成為X2000快速列車堅(jiān)固車架的最佳選擇。

X2000列車由ABB集團(tuán)生產(chǎn)，于1990年到1998年間投入使用。列車車架的首選材料是奧托昆普公司生產(chǎn)的不銹鋼。

X2000列車采用特殊設(shè)計(jì)，包括傾擺系統(tǒng)和徑向轉(zhuǎn)向架，可以在彎曲軌道上達(dá)到每小時(shí)200公里的高速，同時(shí)不影響乘客的舒適和安全。這款車架具有很高的抗彎剛度，可以減小振動(dòng)并提高乘坐舒適度。另外，304型不銹鋼還具有優(yōu)良的耐碰撞沖擊性，從而提高了乘客的安全性。

列車主要在斯德哥爾摩、哥本哈根和哥德堡等大城市之間運(yùn)營(yíng)。ABB集團(tuán)經(jīng)過(guò)詳盡的壽命周期分析決定采用不銹鋼作為車架材料，通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)從長(zhǎng)期來(lái)看，不銹鋼比鋁鋼或碳鋼更輕盈、更安全、更經(jīng)濟(jì)。例如，每輛列車在30年內(nèi)可以節(jié)省約10萬(wàn)瑞典克郎(目前約合17,500美元)的維護(hù)費(fèi)用，而每輛列車與碳鋼相比重量減輕20%左右。車身更輕盈意味著驅(qū)動(dòng)列車所需的能量較少，從而實(shí)現(xiàn)了顯著的節(jié)能：每輛列車30年可以節(jié)省約800,000千瓦時(shí)的能耗。

經(jīng)過(guò)二十年的運(yùn)營(yíng)，這些列車正在進(jìn)行全面的技術(shù)和內(nèi)部升級(jí)。但原始不銹鋼車架完好如新，預(yù)計(jì)還能使用二十年。通過(guò)X2000升級(jí)項(xiàng)目，整個(gè)車隊(duì)有望在2018年前恢復(fù)運(yùn)營(yíng)，而且可靠性和舒適度更勝?gòu)那啊＿@個(gè)應(yīng)用突顯了選擇材料時(shí)從壽命周期角度進(jìn)行考量的重要性。同時(shí)考察成本和環(huán)境影響并選擇適當(dāng)?shù)燃?jí)的不銹鋼是一種行之有效的辦法。

從長(zhǎng)期來(lái)看，不銹鋼比鋁鋼或碳鋼更輕盈、更安全、更經(jīng)濟(jì)。