Новая керамика сделает гиперзвуковые путешествия реальностью

Группа ученых из Великобритании и Китая разработала новый керамический материал, который одного прекрасного дня мог бы превратить гиперзвуковые воздушные путешествия на реальность. Керамическое карбидное покрытие может выдерживать высокие температуры пролета в п’пять раз более, чем скорость звука, без ухудшения характеристик материала.

Инжиниринг – это не просто хорошая идея и ее реализация. Во многих случаях это долгий поиск, что разочаровывает, чтобы найти материалы, необходимые для сборки устройства. Посмотрите, например, на смартфон с всей его компактной сложностью и попробуйте представить себе его без создания сложных пластмасс, использованных в его дизайне. Если бы не они, он был бы размером и весом с наполненную чемодан.
То же самое касается и аэрокосмической техники. Идея гиперзвукового полета существует уже давно, но построение самолета или ракеты, способных развивать скорость около 6 125 км/ч (это два часа от Нью-Йорка до Лондона) – требует материалов, которые все еще находятся на экспериментальной стадии. Это пов’связано с тем, действие воздуха на таких скоростях создает температуры до 3000 ° C. Даже если это не расплавит или не расколет края крыльев, кончики носа, лопатки турбин и другие компоненты, это, безусловно, приведет к очень быстрой их деградации через окисление и абляция. Это приводит к частично испарения поверхностных слоев металлов, что делает их хрупкими и склонными к точечной коррозии.

Команда из Манчестерского университета и Центрального Южного университета в Китае работает над новым классом надвисокотемпературної керамики (UHTC), которая менее подвержена окислению и абляции, что обеспечивает ей большую устойчивость и длительный срок службы. Ключом является новое покрытие из карбида, которое, по утверждению ученых, в 12 раз лучше, чем текущие UHTC, такие как карбид циркония (ZrC).

Новая керамика была изготовлена Институтом порошковой металлургии в Центральном южном университете и оценена в Манчестере. Она делается с помощью реактивной инфильтрации расплава (RMI), которая включает проникновение элементов, в том числе циркония, бора и титана, в композитную матрицу из различных типов углерода. Висока температура під час виготовлення звичайної кераміки витісняє захисні елементи і залишає її уразливою до руйнування, но RMI делает керамику гораздо сложнее и чрезвычайно устойчивой к деградации поверхности при гиперзвуковых температурах.”За ограниченное количество соответствующих материалов в первую очередь стоит исследовать потенциал новой однофазной керамики с точки зрения снижения испарения и лучшей устойчивости к окислению”, – говорит профессор Сяо Пин, профессор материаловедения в Манчестере. “Кроме того, было доказано, что введение такой керамики в композиты углеродной матрицы, усиленного углеродным волокном, может быть эффективным способом повышения стойкости к термическому удару”.