介绍马克斯阶段

十几年前我们合成和完全的特点,第一次,三元化合物,Ti₃原文如此₂,发现它具有金属和陶瓷的一些最好的属性。¹一年后,我们发现这种化合物是但一个超过六十的阶段,²大多数发现和生产的粉状h .(和同事在六十年代。³1999年⁴我们发现钛₄AlN₃,意识到我们正在处理一个更大的家庭的固体表现相似。

这些分层,六角碳化物和氮化物的一般公式:M_{n + 1}斧头_n(MAX), n = 1到3 M是一个早期的过渡金属,是一群(主要是iii A和IVA viz.组13和14)元素和X是C和/或n .图1列出了目前已知的最大阶段,在大部分已报告形式。如果一个包括马克斯阶段发现以薄膜形式变得更大的列表。⁵

图1。元素周期表(上),反应在一起形成了马克斯阶段。红色方块表示m个元素;蓝色,黑色元素和或X是C和/或n底框列出目前已知的211,312年和413年阶段。除了这些阶段的413年的绝大多数是由在维也纳(和同事在1960年发现的。3

在1996年当我们的第一篇论文发表,今天马克斯阶段社会取得了巨大的进步在理解这些阶段的属性。有时,这些碳化物和氮化物具有不寻常的独特的化学、物理、电气和机械性能。^{6 - 9}导电和导热,最容易可加工(手工钢锯就足够了),不容易受到热冲击,塑料在高温下,异常损坏宽容。有些人,像德州仪器₃原文如此₂和钛₂酒精度,也是弹性刚性,轻量级,蠕变,¹⁰疲劳,¹¹氧化¹²和腐蚀¹³耐高温和维护自己的长处。¹⁴大部分的马克斯阶段比Ti更好的电气和热导体。

三个相互关联的特征区分这些阶段变形相比其他固体,特别是分层固体:自然、敲击金属般的键;基底位错滑移,只有基底滑移,手术,和扭结和剪切带形成的独特组合,结合分层的谷物。^15日16照片如图2所示,演示的独特性马克斯阶段的变形模式。图3说明了他们标志性的特点:可加工性。

图2。一)典型的扫描电子显微镜显微图Ti骨折3原文如此2表面。请注意细分层的规模;原则上,每一个底面都是滑动或分层平面;3在粗粒度的Ti b)桥接裂纹3原文如此2在室温下测试。11日17

图3。马克斯阶段他能加工金属一样容易。他们都可以使用手动加工钢锯,尽管其中有一些是三倍的钛金属和有相同的密度。他们机器的机制,然而,没有人会舀冰淇淋——即塑性变形,而是作为一个刮冰。它们也可以被抛光的金属光泽,因为优秀的电气导率。幻灯片的坝塔尔合金公司瑞典德雷克塞尔大学授权技术。

有趣的是,它是通过描述独特的机械性能马克斯阶段——例如;多晶钛₃原文如此₂钢瓶可以在室温下反复压缩,压力的1 GPa,完全恢复删除的负载而消散25%的能量¹⁸——我们发现扭结非线性固体和负责它们的微观结构,也就是说,初期的扭结。¹⁹

马克斯阶段的潜在应用包括加热元件(无花果。3 a和b),气体燃烧器喷嘴在腐蚀性环境中(图3 c)、高温轴承^20.(图3 d)、钻石/ Ti₃原文如此₂复合材料对混凝土干钻(发达Hilti corp .)(图4 e)的例子非常薄壁零件制造的注浆成型法(图4)。

图4。潜在的最大阶段应用的例子由坝塔尔合金corp .)和一- 2,公司El-Raghy博士和我几年前创办为马克斯阶段开发应用程序。

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