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基于A位元素置换策略合成新型MAX相材料Ti3ZnC2

论文摘要

MAX相材料是一类兼具金属和陶瓷特性的三元层状材料,在高温导电、耐磨、耐腐蚀和耐辐照损伤等方面性能优异。目前已经合成出的MAX相材料已有70余种,但A位元素一直局限在ⅢA和ⅣA主族元素,如Al、Si、Ga等,而以副族元素占据A位的MAX相鲜有报道。本研究以Ti3AlC2为前驱体,利用熔盐中的A位置换反应,制备出了A位为Zn元素的全新MAX相材料Ti3ZnC2。结合X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段对Ti3ZnC2的成分和结构进行了确认,并通过密度泛函理论对Ti3ZnC2的结构稳定性和晶格参数进行了确定。进一步通过热力学计算对Fe、Co、Ni、Cu等几种元素的A位置换反应进行了预测,发现采用这几种元素的氧化物进行置换反应在热力学上也都具有可行性。本研究所提出的元素置换策略是在保持MAX相六方层状晶体结构的基础上,利用Al、Zn在高温下形成共晶产物实现Zn原子向A层内的迁移,而熔盐介质的存在促进了反应动力学。本方法巧妙地避免了MAX相传统合成过程中竞争相的形成,如M-A合金相,因此可以用于探索更多未知的MAX相材料。

论文目录

  • 1 实验方法
  •   1.1 实验原料
  •   1.2 Ti3ZnC2的制备
  •   1.3 材料表征
  •   1.4 理论计算
  • 2 结果与讨论
  • 3 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 李勉,李友兵,罗侃,LU Jun,EKLUND Per,PERSSON Per,ROSEN Johanna,HULTMAN Lars,都时禹,黄政仁,黄庆

    关键词: 置换反应

    来源: 无机材料学报 2019年01期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 材料科学

    单位: 中国科学院宁波工业技术与工程研究所核能材料工程实验室(筹),Department of Physics, Chemistry, and Biology (IFM), Link?ping University

    基金: 国家自然科学基金(91426304,51502310)~~

    分类号: TB321

    页码: 60-64

    总页数: 5

    文件大小: 8653K

    下载量: 204

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/6b27ce3731da933d7e92caa1.html