日前,曼彻斯特大学与我国中南大学的研究人员开发出了一种新型的陶瓷涂层,这种涂层的出现,将为高超音速飞行技术的运用带来革命性的改变,可以广泛应用到航天、航空和国防等多个领域。
超音速飞行的想法已经存在了很长时间,但是制约这项事业发展的一直是材料科学的进步。超音速飞行意味着飞行器以 5 马赫甚至更快的速度前进,至少是音速的 5 倍。
当以这样的速度移动时,飞行器内部和外部的气体在大气中产生的热量非常高,会对飞行器或舱体的结构完整性产生严重的影响,其主要原因是由于摩擦等一系列作用,飞行器周围的温度高达 2000 到 3000℃。
即使这种情况机身和翼缘还可以保持稳定,机头、涡轮叶片和其他部件都会因为氧化和消融在短时间内彻底崩溃。
为了解决这一问题,我们需要在航空发动机和超音速飞行器,如火箭、载人飞行器和防御导弹等设备上使用超高温陶瓷。
就目前的技术而言,即使是传统的超高温陶瓷(UHTCs)也不能满足在如此极端的速度和温度下飞行的相关熔融要求。
基于这一现状,中英两国的科学家进行通力合作,设计出了这种新型的碳化涂层,其可以承受 3000℃ 的高温,在使用寿命和弹性上,与现有的超高温陶瓷(UHTCs)相比,具有明显的优势。
新陶瓷由中南大学粉末冶金研究所制造,并在曼彻斯特材料学院评估。它通过使用一种叫反应性熔体渗透(RMI)的方法,极大缩短了这种材料的制造过程。
正是由于其独特的结构组成,使得材料的性能达到极大的改善,包括超高的耐热性和极强的抗氧化性。