MAX相

基本信息

MAX相是一類(lèi)新型三元層狀化合物，由M、A和X三種元素組成，其化學(xué)通式表達(dá)為M_N+1AX_N，（其中，M：前過(guò)渡金屬，A：主族元素，X：碳或氮，N=1, 2, 3…）。

MAX相材料作為新的陶瓷材料家族，不斷的發(fā)展壯大，其成員結(jié)構(gòu)以211，312，413相為主，還發(fā)現(xiàn)了514，615，716相。在A位置的多種元素（Al、Si、Sn等）可通過(guò)一定比例固溶形成A位固溶體，一定程度上更好的調(diào)節(jié)MAX材料的力學(xué)特性、抗氧化特性和摩擦力學(xué)特性等。

MAX相的用途

MAX相材料作為MXene材料的前驅(qū)體，其具有很廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。傳統(tǒng)陶瓷受制于脆性大，易碎，抗沖擊性能低，不易加工等缺點(diǎn)的局限，難以得到廣泛應(yīng)用，而MAX相新型陶瓷恰好彌補(bǔ)了這一空缺，它綜合了陶瓷和金屬的性能：既有金屬良好的導(dǎo)電率、髙的導(dǎo)熱性、可加工性、抗熱震性、高溫塑性和高溫強(qiáng)度大等特性，又具備陶瓷材料良好的耐腐蝕性、高模量、低摩擦系數(shù)和自潤(rùn)滑性。另外，Ti₃AlC₂還具備較低的密度，符合輕量化時(shí)代的發(fā)展要求。鑒于MAX相諸多的優(yōu)異性能，在以下材料領(lǐng)域可得到廣泛應(yīng)用；

（１）耐腐蝕材料。腐蝕是材料損耗報(bào)廢的元兇之一，而因腐蝕造成的材料失效，給人們帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還可能危及到人們的生命安全。MAX相作為一種新時(shí)代的耐腐蝕材料，在進(jìn)行碳化后具有很高的表面硬度，理論上可形成優(yōu)異的抗腐蝕保護(hù)層，具各極好的抗腐蝕能力。而且，這種表面處理工藝相當(dāng)廉化操作方便。另外，MAX相材料的密度比應(yīng)用最廣的鋼鐵材料低得多，又能承受一定的沖擊力，因此在部分替代鋼鐵構(gòu)件時(shí)，既可實(shí)現(xiàn)輕量化的時(shí)代需求，還可滿(mǎn)足防腐的傳統(tǒng)需求，尤其在腐蝕環(huán)境惡劣的海洋工業(yè)和船舶運(yùn)輸中應(yīng)用更具潛力，比如替代一些需要防腐處理的過(guò)濾網(wǎng)和密封件等。

（２）髙溫結(jié)構(gòu)材料。目前較優(yōu)秀的高溫結(jié)構(gòu)材料鎳合金其硬度只有MAX相材料的一半，當(dāng)溫度超過(guò)1200℃時(shí)，Ti₃AlC₂還能保持良好的強(qiáng)度，而Ni基合金卻開(kāi)始發(fā)生失效轉(zhuǎn)變，可見(jiàn)MAX相的高溫穩(wěn)定性比Ni基合金要強(qiáng)。另外，MAX相優(yōu)異的加工性能，完全可勝任高溫結(jié)構(gòu)材料的要求，它是制備燃?xì)鈾C(jī)的導(dǎo)向葉片、渦輪葉片、高壓壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪盤(pán)和燃燒室等高溫構(gòu)件的理想候選材料。

（３）低摩擦系數(shù)材料和電接觸材料。大尺寸、高定向的MAX相晶體，加上它具備的自潤(rùn)滑性，使得MAX相在實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)極低摩擦系數(shù)材料上，擁有絕佳的潛力。電接觸材料因其電流傳輸和轉(zhuǎn)換的功用特點(diǎn)，需要候選材料具備良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能，高強(qiáng)度，高溫穩(wěn)定性，優(yōu)良的自潤(rùn)滑性和低摩擦系數(shù)。MAX相材料恰好具備這些挑剔的要求。

（４）旋轉(zhuǎn)部件材料。MAX相的可加工性，尺寸穩(wěn)定，低密度和髙剛度，是它當(dāng)選旋轉(zhuǎn)部件候選材料的籌碼，這在旋轉(zhuǎn)時(shí)要求高空間穩(wěn)定性的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器材領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。

（５）熱交換材料。優(yōu)異的導(dǎo)熱性能是MAX相的特點(diǎn)之一，它良好的導(dǎo)熱系數(shù)高溫下也能繼續(xù)保持，綜合它的其他特點(diǎn)，比如容易機(jī)械加工，化學(xué)性能穩(wěn)定，尤其是抗熱震性?xún)?yōu)良等，使得MAX相材料成為新一代熱交換材料的候選者之一。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

福斯曼德州工廠主要生產(chǎn)超高溫陶瓷粉體，MAX相陶瓷材料是其中一種。包括M₂AX(211)、M₃AX(312)、M₄AX₃(413)、M₂AX₂(212)等。達(dá)到量級(jí)生產(chǎn)的MAX相粉有Ti₃AlC₂、Ti₃SiC₂、Ti₂AlC、Nb₂AlC?？缮a(chǎn)納米級(jí)別、亞微米級(jí)別、微米級(jí)別等不同粒度的產(chǎn)品，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品是5 μm、- 200 mesh、- 325 mesh都可以噸位級(jí)提供。也可根據(jù)需求調(diào)整生產(chǎn)工藝控制MAX相的粒度大小和分布寬窄，粒度接受客戶(hù)定制。標(biāo)準(zhǔn)包裝規(guī)格是2 kg，25 kg，可以按照客戶(hù)投料數(shù)量定制包裝規(guī)格。

福斯曼是國(guó)內(nèi)早期大批量生產(chǎn)MAX相材料的廠家之一，因產(chǎn)品純度高、雜質(zhì)少、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易刻蝕、形態(tài)多樣等特點(diǎn)，備受?chē)?guó)內(nèi)外客戶(hù)的青睞，眾多科研院所及高校利用福斯曼的MAX相產(chǎn)品制備出了各種高新材料。比如浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院利用Ti₃AlC₂作為原料經(jīng)刻蝕后與CoS₂反應(yīng)制備出了超長(zhǎng)循環(huán)壽命的鈉離子電池。

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