Група учених з Великобританії й Китаю розробила новий керамічний матеріал, який одного прекрасного дня міг би перетворити гіперзвукові повітряні подорожі на реальність. Керамічне карбідне покриття може витримувати високі температури прольоту в п’ять разів швидшого, ніж швидкість звуку, без погіршення характеристик матеріалу.
Інжиніринг – це не просто хороша ідея та її реалізація. У багатьох випадках це довгий пошук, що розчаровує, щоб знайти матеріали, необхідні для складання пристрою. Подивіться, наприклад, на смартфон з усією його компактною складністю і спробуйте уявити собі його створення без складних пластмас, використаних у його дизайні. Якби не вони, він був би розміром і вагою із наповнену валізу.
Те ж саме стосується і аерокосмічної техніки. Ідея гіперзвукового польоту існує вже давно, але побудова літака або ракети, здатних розвивати швидкість близько 6 125 км/год (це дві години від Нью-Йорка до Лондона) – вимагає матеріалів, які все ще знаходяться на експериментальній стадії. Це пов’язано з тим, що дія повітря на таких швидкостях створює температури до 3000 ° C. Навіть якщо це не розплавить або не розколе краї крил, кінчики носа, лопатки турбін і інші компоненти, це, безумовно, приведе до дуже швидкої їх деградації через окислення та абляцію. Це призводить до частково випару поверхневих шарів металів, що робить їх крихкішими та схильними до точкової корозії.
Команда з Манчестерського університету і Центрального Південного університету в Китаї працює над новим класом надвисокотемпературної кераміки (UHTC), яка менш схильна до окислення і абляції, що забезпечує їй більшу стійкість і триваліший термін служби. Ключем є нове покриття з карбіду, яке, за твердженням учених, в 12 разів краще, ніж поточні UHTC, такі як карбід цирконію (ZrC).
Нова кераміка була виготовлена Інститутом порошкової металургії в Центральному південному університеті і оцінена в Манчестері. Вона робиться за допомогою реактивної інфільтрації розплаву (RMI), яка включає проникнення елементів, у тому числі цирконію, бору і титану, у композитну матрицю з різних типів вуглецю. Висока температура під час виготовлення звичайної кераміки витісняє захисні елементи і залишає її уразливою до руйнування, але RMI робить кераміку набагато складнішою і надзвичайно стійкою до деградації поверхні при гіперзвукових температурах.”Через обмежену кількість відповідних матеріалів насамперед варто досліджувати потенціал нової однофазної кераміки з точки зору зниження випару і кращої стійкості до окислення”, – говорить професор Пін Сяо, професор матеріалознавства в Манчестері. “Крім того, було доведено, що введення такої кераміки в композити вуглецевої матриці, посиленої вуглецевим волокном, може бути ефективним способом підвищення стійкості до термічного удару”.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.
