在四月份的ACerS公告中，陶瓷作为下一代飞机的一部分进入了天空。尽管一些文章专注于开发用于喷气发动机和“超级”涡轮机的陶瓷基复合材料（CMC），但其他文章则专注于使用陶瓷作为CMC上的环境屏障涂层，以增强抗烧蚀性和抗氧化性。
超高温陶瓷是近来受到越来越多关注的另一个研究领域，也是本月解密主题专栏的重点。超高温陶瓷（UHTC）是一类具有高熔化温度和良好热性能的耐火陶瓷，这使其成为抵抗高速飞机中的烧蚀和氧化的理想材料。
在UHTC中，碳化锆（ZrC）特别有前途。 ZrC的熔点超过3,400°C，其密度低于其他耐火碳化物，并且在固态下不显示相变。
尽管具有这些理想的性能，但仍需要改进用ZrC涂覆复合材料的方法。正如最近一位开放的研究人员所解释的那样：“ ZrC的化学气相沉积非常复杂，昂贵，耗时且对环境有害。另一种低成本的方法是化学气相渗透...但是，其效率极低。”
开放研究人员来自韩国的两个地方：春北国立大学高焓等离子体研究中心和大田国防科学研究院。在他们的研究中，他们观察了真空等离子喷涂（VPS）的效果。
真空等离子喷涂的工作原理是将金属或陶瓷粉末注入热气等离子体中以熔化粉末。然后将这些熔融液滴投射到基材上以形成涂层。在涂覆过程中，VPS喷漆房充满惰性气体并保持低压，以确保不会发生氧化。
研究人员在论文中解释说，他们选择研究真空等离子热喷涂作为化学气相沉积和化学气相渗透的潜在替代方法，因为“等离子喷涂是经济的，并且很容易在工业规模上应用。”此外，“ VPS涂层具有高纯度，低孔隙率和高沉积速率，并且不会形成氧化物。”
真空等离子热喷涂的等离子射流的速度和温度与涂层的相变，厚度和孔隙率密切相关。因此，研究人员在近期研究中的目标是研究放电电流（控制等离子体射流速度和温度）如何影响碳/碳（C / C）复合材料上的ZrC涂层。
在用ZrC涂覆C/ C复合材料之前，研究人员在C/ C复合材料顶部制作了厚厚的碳化硅层，以减少ZrC和C/ C复合材料之间的热膨胀系数差异。在VPS过程中，他们使用氩气和氦气作为等离子体形成气体。
为了测试耐烧蚀性，研究人员将涂层和未涂层样品置于金刚石喷枪产生的高压火焰下30秒。烧蚀试验在露天进行，涂层和未涂层样品的最高表面温度分别为2052℃和2275℃。
研究人员发现，没有涂层的样品减轻了0.95克的重量，而涂层样品的重量和厚度分别增加了0.8克和113微米。他们将这一发现归因于外表面的ZrC被氧化成了ZrO2。
仔细观察，他们发现消融后的涂层样品表面出现裂缝和毛孔，这可能是由于ZrO2在高温期间经历了两次相变，随后在消融测试后进行了冷却。无论如何，“很明显，涂层表面的ZrO2保护膜有效地防止了氧气从ZrC扩散到C/ C复合材料，”研究人员在论文中指出。
在他们的结论中，研究人员总结了VPS技术在涂层复合材料方面的有效性。“使用VPS的涂层工艺有效地保护了消融环境中的C/ C复合材料;此外，在ZrC涂层和基材之间未检测到分离的涂层，表明它们之间具有良好的粘附性。
