Mae 2020 yn nodi dechrau degawd newydd o archwilio gofod ac arloesi, lle mae aloion sy'n cynnwys nicel yn chwarae rhan bwysig mewn llawer o gymwysiadau, gan gynnwys gweithgynhyrchu rocedi, olwynion a catalydd.
Mae SpaceX, cwmni sy'n ymroddedig i weithgynhyrchu offer awyrofod a chludo gofod amlroddadwy, yn defnyddio dur gwrthstaen 304 (S30400) sy'n cynnwys nicel i gynhyrchu Starships a rocedi uwch-drwm.
Mae'r gost yn is o'i gymharu â ffibr carbon, sy'n costio mwy na 60 gwaith yn fwy fesul cilogram. Mae hefyd yn llawer mwy gwrthsefyll gwres na ffibr carbon neu fetelau eraill, felly mae angen llawer llai o inswleiddiad, neu hyd yn oed o bosibl, inswleiddio.
Yn y cyfamser, mae NASA yn archwilio cymhwysiad posibl arall ar gyfer deunyddiau sy'n cynnwys nicel mewn olwynion stiliwr. Mae olwynion rwber yn anymarferol ar y lleuad neu'r blaned Mawrth, felly roedd olwynion crwydro lleuad gwreiddiol Apollo wedi'u gwneud o ddur gwanwyn, ond byddai olwynion dur y gwanwyn ar olwynion mawr a thrwm a gynlluniwyd i'w defnyddio ar y blaned Mawrth yn anffurfio. Er mwyn datrys y broblem hon, mae NASA yn datblygu teiar rhwyll metel wedi'i wneud o aloi nicel-titaniwm, sydd â phriodweddau cof siâp a gall ymdopi ag anffurfiad olwyn dur gwanwyn 30 gwaith.
Gydag injan roced Adar Ysglyfaethus, mae'r SpaceX Starship yn un o'r Starships cyntaf sy'n cael ei bweru gan fethan hylifol ac ocsigen hylifol ac fe'i cynlluniwyd i bara 1,{1}} defnydd. Dewiswyd methan i wneud tanwydd roced ar y blaned Mawrth ar gyfer y daith yn ôl. Gellir cynhyrchu methan trwy ddefnyddio carbon deuocsid a hydrogen trwy'r adwaith Chabatier, lle mae hydrogen yn adweithio â charbon deuocsid trwy gatalydd ar dymheredd uchel (mae tymheredd optimaidd yn 300-400 gradd) a gwasgedd uchel i gynhyrchu methan a dŵr. Un catalydd o'r fath y gellir ei ddefnyddio yw nicel.
Mae awyrgylch y blaned Mawrth yn garbon deuocsid 95 y cant, ac mae NASA wedi cadarnhau presenoldeb dŵr ar y blaned Mawrth, y deunyddiau crai sydd eu hangen i gynhyrchu methan ac ocsigen ar gyfer atgyfnerthu rocedi ac ocsigen i ofodwyr anadlu. Mae angen deunyddiau sy'n cynnwys nicel hefyd gan dymheredd amgylchynol isaf y blaned goch a'r tymereddau isel sydd eu hangen i gynhyrchu methan hylifedig, hydrogen ac ocsigen.
Aloi copr nicel K-500 (N05500)mae ganddo hydwythedd rhagorol ar dymheredd isel ac mae'n gwrthsefyll fflam mewn ocsigen pur. Mae hyn yn ei gwneud yn ddewis a ffefrir ar gyfer pwmp atgyfnerthu ocsigen sy'n cyflenwi ocsigen i beiriannau roced.
Gyda'i gryfder a chaledwch uchel,Aloi 718 (N07718)yn aloi nicel-cromiwm caledadwy dyddodiad a ddefnyddir mewn tyrbojets awyrennau, peiriannau roced a llestri pwysau, a gall drin tymheredd isel i lawr i -250 gradd Nwy hylifol a chael hwb. Ond mae priodweddau aloi 718 yn ei gwneud hi'n anoddach ei beiriannu a'i ffurfio na deunyddiau eraill. Gall prosesau castio buddsoddiad fod yn broblemus oherwydd bod Alloy 718 yn agored i fandylledd, gwahanu, a maint grawn bras iawn, sy'n gofyn am gamau prosesu dilynol.
Beth yw'r ateb? Gall argraffu 3D ddefnyddio aloion nicel megis 718 aloion yn fwy effeithlon mewn cymwysiadau perfformiad uchel gyda dyluniadau cymhleth.
Mae argraffu 3D yn ei gwneud hi'n haws prosesu aloi 718 ac yn cadw'r priodweddau materol yn dda. Mae'r broses yn osgoi weldio a pheiriannu, gan leihau gwastraff deunydd yn fawr. Dangoswyd manteision y dull gwneuthuriad hwn trwy argraffu 3D prototeip o injan roced aloi 718. Dyluniwyd y prototeip yn gyfan gwbl trwy ddeallusrwydd artiffisial a'i ddatblygu gan Hyperganic Software yn yr Almaen.
Yn wahanol i beiriannau roced confensiynol, sy'n cynnwys cydrannau wedi'u cynllunio a'u cydosod yn unigol, mae'r prototeip wedi'i argraffu 3D yn gyfanwaith di-dor. Mae'n cynnwys y siambr hylosgi lle mae tanwydd ac ocsidydd yn llosgi, a sianeli arwyneb sy'n cylchredeg y tanwydd i oeri'r siambr hylosgi ac osgoi gorboethi. Mae'r dull adeiladu monolithig yn gwarantu'r pwysau ysgafnaf a'r oeri mwyaf effeithlon ar gyfer perfformiad gorau roced penodol. Mae prosiect roced Vulcan II ym Mhrifysgol California, San Diego, hefyd yn defnyddio argraffu 3D i wneud injan roced aloi Ignus II 718. Ar gyfer pob cais newydd yn y dyfodol, bydd nicel yn helpu archwilio gofod i fynd ymhellach.
