未来的超声波飞机可以显着减少跨大陆飞行的时间：从莫斯科到纽约，飞行时间可能为三个小时，但其发展中最重要的问题之一是关键部件的保护，例如机翼脚趾（前缘）和前锥体（鼻子） ）和喷气发动机的燃烧室。 在5马赫或更高的速度下，它们会经受强大的氧化作用并达到2000-3000°C的极端温度（马赫数对应于声速：例如，在11 km的高度下为295 m / s或1062 km / h）。
近年来，在创建陶瓷涂层方面已经开展了积极的工作，但是其中最好的陶瓷只能承受1200-1500°C的相对较低的温度，此后由于
烧蚀而从涂层材料中蒸发了一些元素，即破坏了涂层结构。 现在，来自曼彻斯特大学（大不列颠）
罗伊斯研究所和中南大学（中国）的一组科学家已经
开发出一种具有改进特性
的新材料 ，该
材料可以承受高达3000°C的温度而无需改变结构。 这是Zr
0.8 Ti
0.2 C
0.74 B
0.26的陶瓷涂层，可通过反应性熔体渗透和胶结法涂覆到碳-碳复合材料C / C的基体上。
在其特性方面，新涂层大大超过了最好的高温陶瓷（超高温陶瓷，UHTC），更不用说过去的样品了。 例如，Buran机身表面的下部和侧面部分覆盖了TZMK-10和TZMK-25瓷砖，工作温度高达1250°C。 美国的Li-900和Li-2200具有大致相同的特性。 碳-碳复合材料上Zr
0.8 Ti
0.2 C
0.74 B
0.26的陶瓷涂层可以承受3000°C的温度。 它比碳化锆（ZrC）好一个数量级，而碳化锆（ZrC）如今已传统上用于涂层切削工具。
例如，下图显示了当今在工业，航空和航天中使用的各种耐热材料的抗烧蚀性（MAR和LAR）。 测试在用于乙炔-氧气切割的机器中进行。 如您所见，在不同持续时间和不同温度下的测试中，Zr
0.8 Ti
0.2 C
0.74 B
0.26 （绿色区域中的圆形标记）大大超过了所有其他材料。 MAR表示质量烧蚀速率，即涂层材料的蒸发速率。 LAR（线性烧蚀率）是指线性烧蚀率，对应于材料的空间稳定性。 例如，ZrC在2500°C的温度下每秒钟每平方厘米每秒损失1.10 mg的质量，而Zr
0.8 Ti
0.2 C
0.74 B
0.26-仅损失0.14 mg。
在2000–2500°C的其他测试中，该材料的重量损失或重量增加（由于氧化）几乎为零，这意味着出色的耐热性和在热气流中的可忽略不计的烧蚀。
这些照片显示了测试之前材料的深灰色表面，以及在2000°C和2500°C下进行两分钟测试后的表面。 右侧样品的中心是火焰温度达到3000°C的区域。 由于具有低熔点的氧化物的蒸发，具有小于72微米高的烧蚀和隆起痕迹，但是由于烧蚀，表面上没有空腔和坑洞。
该材料在英国开发，并在中国中南大学粉末冶金研究所制造。 研究人员强调，使用具有反应性熔体渗透功能的工艺流程可以大大减少制造所需的时间。 第二项重要创新是将碳-碳复合材料应用于基体，从而显着提高了陶瓷的耐热性。
耐热陶瓷的化学结构本身起着保护机制的作用。 在2000℃的温度下，Zr
0.8 Ti
0.2 C
0.74 B
0.26和SiC材料被氧化并分别转化为Zr
0.80 T
0.20 O
2 ，B
2 O
3和SiO
2 。 Zr
0.80 Ti
0.20 O
2会部分熔化并形成相对致密的层，并且低熔点SiO
2和B
2 O
3的氧化物会通过“排空通道”的孔蒸发（请参见下图
a ）。 在2500°C的较高温度下，Zr
0.80 Ti
0.20 O
2晶体熔化成较大的结构，从而闭孔（下图
b ）。 在3000°C的温度下，形成了几乎绝对致密的外层，主要由Zr
0.80 Ti
0.20 O
2 ，钛酸锆和SiO
2组成 （下图
c ，
e ）。
新的消融保护不仅可以应用于超音速军用和民用飞机，而且还可以应用于航天器，返回空间模块，火箭，火箭，飞机发动机等。当然，它可以用于覆盖钻头，工厂和工厂的工作表面。其他暴露在高温下的工具-用于提高产品的强度和耐用性。
科学文章“抗氧化碳化物Zr
0.8 Ti
0.2 C
0.74 B
0.26，用于氧化温度高达3,000°C”于2017年6月14日
发表在《
自然通讯 》杂志
上 （doi：10.1038 / ncomms15836）。