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中南大學(xué)研發(fā)出耐3000℃燒蝕新材料

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-08-23  來源:新華網(wǎng)  瀏覽次數(shù):192
核心提示:記者21日從中南大學(xué)獲悉,中南大學(xué)粉末冶金國家實(shí)驗(yàn)室黃伯云院士團(tuán)隊通過大量實(shí)驗(yàn),開發(fā)了一種新型的耐3000℃燒蝕的陶瓷涂層及
       記者21日從中南大學(xué)獲悉,中南大學(xué)粉末冶金國家實(shí)驗(yàn)室黃伯云院士團(tuán)隊通過大量實(shí)驗(yàn),開發(fā)了一種新型的耐3000℃燒蝕的陶瓷涂層及其復(fù)合材料,這一發(fā)現(xiàn)有可能為高超聲速飛行器的研制鋪平道路。
 
  中南大學(xué)粉末冶金研究院熊翔教授說,高超聲速飛行意味著其飛行速度等于或大于5倍聲速,即至少每小時6120公里。在如此高的速度下,2小時內(nèi)便可完成從北京到紐約的飛行旅程,但前提是飛行器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件能夠承受住劇烈的空氣摩擦和高達(dá)2000-3000℃的熱氣流沖擊而不被破壞。中南大學(xué)新發(fā)現(xiàn)的超高溫陶瓷涂層及其復(fù)合材料可為上述部件提供較好的保護(hù)。
 
  這種陶瓷是一種多元含硼單相碳化物,具有穩(wěn)定的碳化物晶體結(jié)構(gòu),由Zr、Ti、C和B四種元素組成。研發(fā)團(tuán)隊采用熔滲工藝將多元陶瓷相引入到多孔炭/炭復(fù)合材料中,進(jìn)而獲得一種非常有潛力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂層改性的炭/炭復(fù)合材料。
 
  “由于這種超高溫陶瓷兼具了碳化物的高溫適應(yīng)性和硼化物的抗氧化特性,使上述涂層和復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)越的抗燒蝕性能和抗熱震性能,是高超聲速飛行器關(guān)鍵部件極具前途的候選材料。”熊翔說。
 
  團(tuán)隊研發(fā)的研究成果于6月15日在《自然·通訊》(Nature Communications)上發(fā)表,中南大學(xué)粉末冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本論文第一完成單位,熊翔教授為第一通訊作者,曾毅博士為第一作者。合作單位英國曼徹斯特大學(xué)對該材料進(jìn)行了表征和分析研究。
 
  文章一經(jīng)刊出即受到了國外學(xué)界、媒體的廣泛關(guān)注??龊蟮那?天,下載量就突破5000次,而同日刊出其余文章下載量為300-900次。英國《每日郵報》、《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》,美國《雅虎》、《大眾機(jī)械》,俄羅斯《衛(wèi)星通訊社》等世界數(shù)十家主流媒體和權(quán)威學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)對此研究成果給予了廣泛關(guān)注和報道?!蹲匀?middot;通訊》期刊評閱人認(rèn)為:“上述研究成果將會點(diǎn)燃學(xué)術(shù)界對四元體系材料在高超聲速領(lǐng)域應(yīng)用的研究熱情和興趣,因?yàn)檫@代表著一種極有應(yīng)用前景的材料體系。”
 
  從2002年起,在國家863、973和國家自然科學(xué)基金的支持下,在長江學(xué)者熊翔教授帶領(lǐng)下,團(tuán)隊從炭/炭復(fù)合材料的中高溫(<1600℃)抗氧化涂層入手,試圖尋找一種具有優(yōu)異的抗氧化性能和耐燒蝕性能的新型超高溫陶瓷涂層材料。在研究過程中,所篩選的材料體系從最初的碳化硅到后來的碳化鉭、碳化鈦、碳化鋯、硼化鋯、碳化鉿等數(shù)十種體系以及數(shù)百種成分含量的高溫材料,幾乎涉及了所有現(xiàn)存的超高溫陶瓷和高溫復(fù)合材料。直至現(xiàn)在,實(shí)現(xiàn)了3000℃超高溫環(huán)境下新型耐燒蝕陶瓷涂層開發(fā)的突破,歷時15年。
 
關(guān)鍵詞: 新材料 復(fù)合材料
 
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