-MAX相陶瓷的制备、结构、性能及发展趋势

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1、·综述·MAX相陶瓷的制备、结构、性能及发展趋势1，211郑丽雅周延春冯志海(1航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076)(2中国科学院金属研究所，沈阳110016)文摘介绍了三元层状可加工陶瓷MAX相的结构特征、制备方法，室温和高温力学性能，探讨了提高高温力学性能和抗氧化性能的方法，并提出了该类陶瓷的应用前景和发展方向。关键词MAX相，三元层状陶瓷，力学性能，抗氧化性能Preparation，StructuralFeatrures，PropertiesandPro

2、spectiveofMAXPhases1，211ZhengLiyaZhouYanchunFengZhihai(1ScienceandTechnologyonAdvancedFunctionalCompositesLaboratory，AerospaceＲesearchInstituteofMaterials＆ProcessingTechnology，Beijing100076)(2InstituteofMetalＲesearch，ChineseAcademyofSciences，Shenyang

3、110016)AbstractThestructuralcharacteristic，preparationmethodsandmechanicalpropertiesandoxidationresistanceoftheternarylayeredceramicscalledMAXphasesareintroducedinthispaper．Methodsforimprovingthemechanicalpropertiesandhightemperatueoxidationresistanc

4、eofMAXphasesarediscussed．Finally，furthertrendforthedevel-opmentandapplicationsofthiskindofceramicsareproposed．KeywordsMAXPhases，TernaryLayeredCeramics，Mechanicalproperties，OxidationＲesistance0引言的优化，再到性能的改进，乃至应用前景的探索，人们［1］20世纪60年代，Nowotny等人首先提出了三不断揭开了

5、MAX相陶瓷的神秘面纱，并加深了对该元过渡族金属碳化物或者氮化物的概念，当时这些化材料的研究和认识。本文主要介绍MAX相陶瓷的合物被称之为“H－”或者“Hgg相”。此后，人们又制备、结构、性能及发展趋势相继发现了一些具有类似结构的化合物，如Ti3［2］［3］［4］SiC2、Ti3GeC2以及Ti3AlC2等，但当时这类化［5］合物并未引起人们的足够重视。2000年，Barsoum发表了一篇关于这类材料的综述性文章，并将这类材料统称为“Mn+1AXn相”(简称MAX相)，其中M为过渡族金属元素，

6、A为主族元素，X为C或者N。M、A、X在元素周期表中的位置如图1所示。同时，该综述中还介绍了这类陶瓷材料的一系列优点，他们综合了图1Mn+1AXn相形成元素在元素周期表中的位置陶瓷材料和金属材料的许多优点，包括低密度、高模Fig．1LocationsoftheMn+1AXnphaseformingelementsintheperiodictable量、良好的导电/导热性能、抗热震性、抗损伤容限性1MAX相的结构特征以及优良的抗高温氧化性能等。这一系列优异的性能使其具有广阔的应用前景，也因此引起了

7、研究者的MAX相属于六方晶系，空间群为P63/mmc，其晶广泛关注。从最初对其微观结构的认识到制备方法体结构可以描述为由具有类似岩盐型结构的Mn+1Xn收稿日期:2013－08－19作者简介:郑丽雅，1984年出生，博士，主要从事陶瓷材料的研究工作。E－mail:lyzheng@alum．imr．ac．cn宇航材料工艺http://www．yhclgy．com2013年第6期—1—片层与紧密堆积的A族原子面在c方向上交替堆垛片层与一层A原子面交替堆垛所组成，而M3AX2相所组成。根据通式中n值的

8、不同(即MX片层厚度的则是由三个MX片层与一层A原子面交替堆垛所组不同)，MAX相可以分为M2AX相(也称为211相)、成，以此类推，图2给出了几种常见的MAX相的晶体M3AX2相(也称为312相)以及M4AX3相(也称为413结构。相)等。换言之，M2AX相的晶体结构是由两个MX图2典型Mn+1AXn相的晶体结构Fig．2CrystalstructureoftypicalMn+1AXnphasesTEM中的高分辨Z衬度技术(STEM像)可以有层Al原子层隔开;而在Ta4AlC3中，每四排亮的T