MAX相位简介

十多年前，我们首次合成并完全表征了三元化合物Ti_3.原文如此₂发现它具有金属和陶瓷中一些最好的特性。¹一年后，我们表明这种复合物只有60多个阶段，²大多数都是在60年代由诺沃特尼和他的同事发现并以粉末的形式生产的。^3.1999年⁴我们发现钛₄aln._3.并意识到我们正在处理大量的固体家族，所有这些都表现得同样。

这些层状的六边形碳化物和氮化物具有通式：M_{n + 1}斧头_n， (MAX)，其中n = 1至3,M是早期过渡金属，A是A族元素(主要是IIIA和IVA，即13和14族元素)，X是C和/或n。图1列出了目前已知的以bulk形式报告的MAX相。如果其中包括在薄膜中发现的MAX相，则这个表会变得更大。⁵

图1．元素周期表(上面)中的元素一起反应形成MAX相。红色方块代表m元素;蓝色、A元素和黑色或X是C和/或n。底部框列出了目前已知的211、312和413阶段。除了413年的情况下，在2060年代的维也纳的诺多尼和同事发现了绝大多数这些阶段。3.

在1996年期间，我们的第一篇论文发表时，今天最大相位社区在理解这些阶段的性质方面取得了巨大的进展。这些碳化物和氮化物具有不寻常的，有时是独特的化学，物理，电气和机械性能。^{6 - 9}它们是电气和导热的，最容易加工（手动黑客锯足够），不易受热冲击，高温塑料，耐受耐受性。有些，如ti_3.原文如此₂和钛₂ALC，也是弹性刚性，轻巧，蠕动，¹⁰乏力¹¹氧化¹²和腐蚀¹³耐高温并保持其强度。¹⁴大多数MAX相是比Ti更好的电和热传导体。

三个相互关联的特性区分这些相对于其他固体相比，这些相位变形，特别是层状固体：粘合剂的金属状性质;基础脱位滑动，并且只有基础滑动，是手术的，以及扭结和剪切带形成的独特组合，以及单个颗粒的分层。^15，16图2中所示的图片证明了最大阶段的变形模式的唯一性。图3说明了它们的签名特性：可加工性。

图2．a)典型的Ti断裂扫描电镜显微图3.原文如此2表面。注意分层的细比例;原则上，每个基础平面都是滑动或分层平面;3.b)粗晶粒Ti中的桥状裂纹3.原文如此2在室温下测试。11,17.

图3。MAX相和金属一样容易加工。它们都可以用手工钢锯进行加工，尽管它们中的一些硬度是钛金属的三倍，密度也与钛相同。然而，他们制造机器的机制并不是像人们挖冰淇淋那样——即通过塑性变形——而是像人们刨冰那样。由于其优良的导电性，它们也可以被抛光成金属光泽。幻灯片由瑞典Kanthal公司提供，该公司从德雷塞尔大学获得了这项技术的许可。

有趣的是，它是通过描述MAX相的独特力学性能-例如;多晶钛_3.原文如此₂气缸可以在室温下重复压缩，最大应力为1 GPa，并在去除负载时完全恢复，同时耗散25%的能量¹⁸- 我们发现了对它们负责的扭结非线性固体和微机制，即初始的扭结带。¹⁹

MAX阶段的潜在应用包括加热元件(图3a和b)，腐蚀性环境中的气体燃烧器喷嘴(图3c)，高温轴承^20.(图3 d)、钻石/ Ti_3.原文如此₂混凝土干钻孔复合材料(与Hilti公司合作开发)(图4e)，采用滑浇铸制造的薄壁部件实例(图4f)。

图4．由Kanthal公司和Dr. El-Raghy和我在几年前为MAX阶段开发应用而创建的3-ONE- 2公司提供的潜在MAX阶段应用示例。

参考

1. 一种新型陶瓷的合成与表征_3.原文如此₂．j·阿。Cer。SOC。79（7），1953-1956（1996）。
2. Barsoum, m.w.， Brodkin, D.， & El-Raghy, T.，高温应用的层状可加工陶瓷。代币。满足。等材料36,535-541(1997)。
3. 诺沃特尼，H, Struktuchemie Einiger verindungen在ubergangsmetle中使用C, Si, Ge, Sn元素。掠夺。固体化学学报，2,27(1970)。
4. Ti的高分辨透射电子显微镜₄aln._3.、钛_3.艾尔₂N₂再现。j·阿。Cer。Soc. 82(9)， 2545-2547(1999)。
5. Eklund，P.，Beckers，M.，Jansson，U.，Högberg，H.，＆Hultman，L.，M_{n + 1}斧头_n阶段:材料科学和欧洲杯足球竞彩薄膜加工。欧洲杯线上买球薄膜固体薄膜518,1851-1878(2010)。
6. Mn+1AXn相:一类新型固体Nanolaminates热力学稳定。掠夺。固体化学学报，28(2000)。
7. Barsoum, M.W.《材料科学与技术百科全书》中MAX相的物理性质，K. H. J. Buschow等人编辑(Elsevier, Ams欧洲杯足球竞彩ter欧洲杯线上买球dam, 2006)。
8. Barsoum, M.W. & Radovic, M.，材料科学与技术百科全书中MAX相的力学性质，R. W. Cahn K. H. J. Buschow, m.c. Flem欧洲杯足球竞彩ing欧洲杯线上买球s, E. J. Kramer, S. Mahajan和P. Veyssiere (Elsevier, Amsterdam, 2004)编辑。
9. 陶瓷科学与技术，Vol. 2: Properties, R. R. Riedel & i . w .编辑，Barsoum, M欧洲杯线上买球.W。陈(Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2010)，第2卷。
10. Radovic, M.， Barsoum, M. w .， El-Raghy, T.， & Wiederhorn, s.m.，粗晶Ti(100-300µM)的拉伸蠕变_3.原文如此₂在1000-1200°C的温度范围内。J.合金和多元化。361,299-312（2003）。
11. Gilbert，C.J.等人。，疲劳 - 裂纹的生长和粗糙的Ti的裂缝性能_3.原文如此₂．Scripa Materialia 238（2），761-767（2000）。
12. Sundberg，M.，Malmqvist，G.，Magnusson，A.，＆El-Raghy，T.，氧化铝形成高温硅化物和碳化物。陶瓷国际30,1899-1904（2004年）。
13. Jovic, V.D.， Barsoum, M.W.， Jovic, B.M.， Gupta, S.， & El-Raghy, T.，在NaOH, HCl和H中的腐蚀行为₂所以₄．科学48,4欧洲杯线上买球274-4282(2006)。
14. El-Raghy，T.，Barsoum，M.W.，Zavaliangos，A。，＆Kalidindi，S.R.，Ti的加工和机械性能_3.原文如此₂:二、晶粒尺寸与变形温度的影响。j·阿。Cer。Soc. 82 2855-2860(1999)。
15. Barsoum, M.W.和El-Raghy, T.，室温韧性碳化物。冶金与材料学报，2001,21(1)欧洲杯足球竞彩。
16. Barsoum，M.W.，Farber，L.，El-Raghy，T.，＆Levin，I.，脱位，扭结，Ti3SIC2的扭结和室温可塑性。满足。母娘。跨。30A，1727-1738（1999）。
17. 陈，D.，Shirato，K。，Barsoum，M.W.，El-Raghy，T.和Ritchie，R.O.，升高温度下的Ti3SIC2陶瓷中的循环疲劳裂纹生长和断裂性能。j·阿。Cer。SOC。84,2914（2001）。
18. Barsoum, M.W.， Zhen, T.， Kalidindi, S.R.， Radovic, M.， & Murugahiah, A.，完全可逆，基于位错的Ti压缩变形_3.原文如此₂1 GPa。自然材料2,1欧洲杯足球竞彩07-111(2003)。
19. Barsoum, M.W. & Basu, S，《材料科学与技术百科全书中的弯曲非线性弹性固体》，R. W. Cahn K. H. J. Buschow, 欧洲杯足球竞彩m.c欧洲杯线上买球. Flemings, B. Ilschner, E. J. Kramer, S. Mahajan和P. Veyssiere (Elsevier, Oxford, 2010)编辑，第1-23页。
20. Gupta, S. Filimonov, D.， Zaitsev, V.， Palanisamy, T.， & Barsoum, M.W.，室温和550℃条件下选择的MAX相对ni基高温合金的摩擦学行为。佩戴264,270 -278(2008)。