MAX 페이즈

MAX phases

MAX 페이즈는 MAXn+1n, (MAX) 여기서 n = 1~4이고 [1]M은 초기 전환 금속이며, A는 A군(대부분 IIIA 및 IVA, 또는 그룹 13과 14) 원소이고 X는 탄소 및/또는 질소 중 하나이다. 레이어드 구조는 A-그룹 요소의 단일 평면 층에 의해 인터리브된 왜곡된 XM6 옥타헤드라의 가장자리 공유로 구성된다.

MAX Phase periodic table
주목할 만한 MAX 단계를 형성하기 위해 함께 반응하는 주기적 표의 요소. 빨간색 사각형은 M 원소를 나타내고, 파란색은 A 원소, 검은색은 X 또는 C 및/또는 N이다.
대량 및 박막 형태의 현재까지 알려진 MAX 단계 목록:[2]
211 Ti2CdC, Sc2InC, Sc2SnC,Ti2AlC, Ti2GaC, Ti2InC, Ti2TlC, V2AlC, V2GaC, Cr2GaC, Ti2AlN, Ti2GaN, Ti2InN, V2GaN, Cr2GaN, Ti2GeC, Ti2SnC, Ti2PbC, V2GeC, Cr2AlC, Cr2GeC, V2PC, V2AsC, Ti2SC, Zr2InC, Zr2TlC, Nb2AlC, Nb2GaC, Nb2InC, Mo2GaC, Zr2InN, Zr2TlN, Zr2SnC, Zr2PbC, Nb2SnC, Nb2PC, Nb2AsC, Zr2SC, Nb2SC, Hf2InC, Hf2TlC, Ta2AlC, Ta2GaC, Hf2SnC, Hf2PbC,. Hf2SnN, Hf2SC, Zr2AlC, Ti2ZnC, Ti2ZnN, V2ZnC, Nb2CuC., Mn2GaC, Mo2AuC, Ti2AuN
312

TiAlC32, TiGaC32, TiInC32, VAlC32, TiSiC32, TiGec32, TiSnC32, TaAlC32, TiZnC32, ZrAlC32

413

TiAlN43, VALC43, TiGaC43, TiSiC43, TiGeC43, NbAlC43, TaAlC43, (Mo,V)4AlC3

514

모벨시44

역사

1960년대에 H. Nowotny와 동료들은 현재 '211' MAX 단계(즉, n = 1)와 몇 개의 '312' MAX 단계로 알려진,[3][4][5][6] 'H' 단계라고 부르는 많은 테르나리 층의 탄화물과 질화물을 발견했다.[7][8] 후속 작업은 TiSiC와32 같은 '312' 단계로 확장되었으며, 특이한 기계적 특성을 가지고 있음을 보여주었다.[9] 1996년 바르숨과 엘라히가 처음으로 완전 밀도와 위상 순수 TiSiC를32 합성하여 특성화함으로써 금속과 엔지니어링 세라믹의 가장 우수한 성질을 일부 뚜렷이 조합하고 있음을 밝혔다.[10] 1999년에 그들은 또한 TiAlN43 (즉, '413' MAX 단계)을 합성했고, 그들이 모두 유사하게 행동한 훨씬 더 큰 고형분군을 다루고 있다는 것을 깨달았다. 2020년에 MoVAlC44(즉, '514' MAX 단계)가 발표되었는데, 이는 20여년 만에 처음으로 가족 정의의 큰 확장이다.[1] 이 주제에 관한 최초의 "현대적" 논문이 발표된 1996년 이후, 이러한 단계의 특성을 이해하는 데 있어 엄청난 진전이 있었다. 2006년부터는 MAX상 소재를 포함한 복합재료의 제작, 특성화, 구현에 초점을 맞추고 있다. 알루미늄-MAX 위상 복합체를 포함한 이러한 시스템은 순수 MAX 위상 재료보다 연성과 강도를 더욱 개선할 수 있다.[11][12][11]

합성

3MAX단계 화합물과 복합 재료의 합성 연소 합성, 화학 증착, 다른 온도 및 입자 속 rates,[13]아크 용해에 물리 증착 법, 핫 아이소 스태틱을 누르self-propagating 고온 합성(각형 강관), 반응성 sintering, 스파크질을 포함하여 다른 방법으로 이루어졌다.한 si녹은 소금에서의 응고, 기계적 합금 및 반응.[14][15][16][17][18][19] 용융염의 소자 대체 방법은 MZnX와n+1n MCuXn+1n MAX의 일련의 단계를 얻기 위해 개발된다.[20][21][22][23]

특성.

이러한 탄화물과 질화물은 화학적, 물리적, 전기적, 기계적 특성이 비정상적으로 조합되어 다양한 조건에서 금속성과 세라믹 특성을 모두 나타낸다.[24][25] 여기에는 높은 전기 및 열전도율, 열충격 저항성, 손상 내성,[11] 기계성, 높은 탄성 강성, 낮은 열팽창 계수가 포함된다. 일부 MAX 페이즈도 화학적 공격(예: TiSiC32)과 공기의 고온 산화(TiAlC2, CrAlC2, TiAlC32)에 대한 내성이 강하다. 고효율 엔진, 내열 시스템 손상, 내피로성 증가, 고온에서 강성 유지 등의 기술에 유용하다.[26] 이러한 특성은 MAX 단계의 전자 구조 및 화학적 결합과 관련될 수 있다.[27] 전자 밀도가 높은 지역과 낮은 지역의 주기적인 변화라고 설명할 수 있다.[28] 이를 통해 MoBC나2[29] PdFeN과3 같은 전자 구조 유사성을 바탕으로 다른 나노라미네이트를 설계할 수 있다.[30]

전기적

MAX 페이즈는 접합부의 금속성 성질로 인해 전기적 및 열적으로 전도성이 있다. MAX 단계의 대부분은 Ti보다 전기와 열 도체가 더 좋다. 이것은 전자 구조와도 관련이 있다.[31]

물리적인

MAX 단계가 딱딱하지만 일부 금속처럼 쉽게 가공할 수 있다. 이들 중 일부는 티타늄 금속과 같은 밀도로 3배 정도 뻣뻣함에도 불구하고 쇠톱을 이용해 모두 수동으로 가공할 수 있다. 전기 전도성이 뛰어나 금속 광택까지 연마할 수 있다. 열충격에 취약하지 않으며 예외적으로 손상되지 않는다. TiAlC와2 CrAlC와2 같은 일부는 산화 및 내식성이 있다.[32] Polycrystaline TiSiC는32 비등방성 전자 구조와 상관관계가 있는 제로 열전력을 가지고 있다.[33]

기계적인

클래스로서의 MAX 단계는 일반적으로 고온에서 뻣뻣하고 경량이며 플라스틱이다. 이러한 화합물의 층화된 원자 구조 때문에,[11] TiSiC나32 TiAlC와2 같은 일부 화합물은 크리프하고 피로 저항성이 있으며,[34] 고온까지 강점을 유지한다. 그들은 독특한 변형 기초 슬립(out-of-basal 비행기 a-dislocations고 혼란 cross-slips의 증거 최근에 MAX를 좋아한다 단계에서 높은 temperature[35]와 프랭크 부분 c-dislocations Cu-matrix 확산에 의해 유도에 기형으로 만드는 것으로 보고되었다 또한 reported[36]), 구부러진 것과 전단 밴드 변형의 조합이며 그리고 드가 특징을 보인다.라민개개의 [37][38][39]곡물 기계적 시험 중 다결정 TiSiC32 실린더는 실온에서 최대 1 GPA의 응력까지 반복적으로 압축할 수 있으며, 에너지의 25%를 소산하면서 부하를 제거하면 완전히 회복할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 구부러지는 비선형 고형물이 발견된 것은 MAX 단계의 이러한 독특한 기계적 특성을 특성화함으로써였다. 이러한 성질을 담당해야 할 마이크로메카니즘은 초기의 꼬임 밴드(IKB)이다. 그러나 이러한 IKB에 대한 직접적인 증거는 아직 확보되지 않았으며, 따라서 가정 욕구가 덜한 다른 메커니즘에 문을 열어두었다. 실제로, 최근의 연구는 MAX 다결정 사이클을 할 때 가역성 이력 루프가 매우 비등방성 적층 미세 구조의 복잡한 반응으로도 잘 설명될 수 있다는 것을 보여준다.[40]

잠재적 응용 프로그램

  • 견고하고 가공 가능한 내열 충격 내성 내구성[41]
  • 고온 가열 소자[32]
  • 전기 접점용 코팅
  • 핵 애플리케이션용 중성자 조사 저항성 부품
  • 카바이드 유도탄소[43] 합성을 위한 전구체
  • 2차원 전이 금속 카바이드, 질화물, 탄산수소화물 계열인 MXenes 합성을 위한 전구체

참조

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