曼徹斯特大學的研究人員設(shè)計和制造了能夠承受超聲速飛行條件下速度和溫度要求的碳化物涂層，是曼徹斯特大學的研究人員與中國中南大學（CSU）合作開發(fā)的涂層為超高溫陶瓷（ultra-high temperature ceramic，UHTC）。

    自20世紀60年代以來，常規(guī)UHTC已經(jīng)在航空、航天和國防領(lǐng)域作為熱防護系統(tǒng)應用。然而對于超過5馬赫的超聲速飛行，UHTC仍然無法解決氧化和燒蝕問題，熱流將剝離飛機金屬表面涂層。

    曼徹斯特大學雷吉烏斯（Regius）教授表示：“目前面臨的最大挑戰(zhàn)是如何保護前緣、燃燒室和鼻尖等關(guān)鍵部件，確保在飛行過程的高溫環(huán)境下能夠經(jīng)受嚴重的氧化和極度的熱通量沖擊”。在超聲速飛行中溫度可能高達2000至3000℃。

    由曼徹斯特大學和中南大學研究人員開發(fā)的碳化物涂層的抗燒蝕能力比傳統(tǒng)碳化鋯（ZrC）材料提高十二倍以上。

    新型碳化物（Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26）涂層通過反應性熔體滲透和封裝膠結(jié)制成碳-碳復合材料。根據(jù)研究小組的摘要描述，“陶瓷氧化物的密封性能好、氧擴散緩慢、陶瓷密集和梯度分布（等特性）導致燒蝕時形成保護性氧化物層，其損耗比其他陶瓷系統(tǒng)慢很多，使得陶瓷氧化物具有優(yōu)良的耐燒蝕性能”。

    曼徹斯特大學主持該項目的材料科學教授肖平（Ping Xiao）表示：“在極端環(huán)境中，目前各種UHTC的應用十分有限，需要開展新型單相陶瓷的探索，以減少蒸發(fā)、更抗氧化。研究表明，將陶瓷引入碳纖維增強碳基復合材料可能是提高耐熱沖擊性的有效途徑”。

    宇宙飛船和運載火箭的超聲速發(fā)展（如美國航空航天局的超聲速國際飛行研究實驗計劃以及對沖壓噴氣和噴氣式納米衛(wèi)星傳輸?shù)某掷m(xù)研究）需要先進涂層材料研究的支撐。除此之外，在Boom Technology開發(fā)出XB-1一類超聲速商用飛機以后，超聲速旅行也將成為日常生活的一部分。

    （中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 李豐羽）

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責任編輯：王元

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