两小时跨大西洋 高超音速飞行器材料获新进展
2017-7-11 10:56:51


英国曼彻斯特大学的研究人员已开发出一种新型陶瓷涂层,这一新材料预计将极大地改变航空、太空及国防领域的高超音速飞行。

高超音速飞行器的飞行速度至少高于5倍音速,可达到5马赫或是更高。当以如此高速飞行时,大气层中空气和气体产生的热量极高,可达到2000至3000摄氏度,从而对飞机或抛射体的结构完整性造成严重影响。

结构问题主要由氧化和烧蚀引起。因此需要在航空发动机和高超音速飞行器中使用超高温陶瓷(UHTC)。

曼彻斯特大学亨利·莱斯爵士材料研究所与中国中南大学(CSU)的合作开发的这一新碳化涂层能够承受3000摄氏度的高温。其耐热性已被证明是现有超高温陶瓷如碳化锆(ZrC)的12倍。碳化锆是一种极为坚硬的耐火陶瓷材料,主要用于制作切割工具的刀头。

曼彻斯特大学皇家教授Philip Withers表示,未来的高超音速飞机为运输速度的阶跃式上升创造了可能。一架高超音速飞机能在两小时内从伦敦飞到纽约,从而为民用航空和通勤出行带来革命性的变革。

但目前,最大的挑战之一是如何保护关键性部件,如飞机的前缘、燃烧室和机鼻,使它们能够承受住飞行中高温带来的严重氧化和侵蚀。

在曼彻斯特大学材料学院和中南大学粉末冶金研究院分别对涂层的结构组成和特性进行了研究和生产。该涂层的耐热和抗氧化性能都得到了极大提升。

在涂层的开发过程中,研究人员使用了一种称为“反应熔体渗透法(RMI)”的工艺,大大缩短了生产这种材料所需的时间。该工艺使材料坚固而且对通常的表面降解具有极强的抵抗力。

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