高纯度Ti2MAlC2（M = Nb, Ta, W）和Ti2HEAlC2（HE = Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta, W）新型MAX相陶瓷的合成

《Journal of the American Ceramic Society》：High-purity synthesis of Ti2MAlC2 (M = Nb, Ta, W) and Ti2HEAlC2 (HE = Ti, V, Zr, Nb, Hf, Ta, W) novel MAX phase ceramics

MAX相陶瓷通过低温稳定Ti2AlC与碳化物粉末一步合成实现高纯度与精准掺杂，突破多组分冶金反应难题。动态设计方法简化反应机制，熵释放驱动相变与元素均质化，成功制备Ti2MAlC2（M=Nb,Ta,W）及Ti2HEAlC2（HE=Ti,V,Zr,Nb,Hf,Ta,W）四种新化合物。

　　

摘要

MAX相陶瓷作为一种三元层状陶瓷家族，在过去十年中受到了广泛关注，因为它们有可能成为二维过渡金属碳化物的前体。然而，由于复杂的多组分冶金反应，多组分MAX相陶瓷在纯化和均匀化方面一直存在困难。本文提出了一种新的合成策略，可以克服这些合成难题。该策略使用低温（低于1000°C）稳定的Ti₂AlC和碳化物粉末作为初始材料，将复杂的多组分反应简化为一步反应，成功实现了高纯度和精确的掺杂比例。例如，利用这种方法成功合成了四种新型掺杂的MAX相陶瓷：Ti₂MAlC₂（M = Nb, Ta, W）和Ti₂HEAlC₂（HE = 1/7Ti, 1/7V, 1/7Zr, 1/7Nb, 1/7Hf, 1/7Ta, 1/7W）。这种基于动态的设计一方面简化了反应机制，便于纯化；另一方面，反应过程中熵的集中释放促进了相变及相关元素的均匀分布。