MAX相

基本信息

MAX相是一類新型三元層狀化合物，由M、A和X三種元素組成，其化學通式表達為M_N+1AX_N，（其中，M：前過渡金屬，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，其成員結構以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）可通過一定比例固溶形成A位固溶體，一定程度上更好的調節(jié)MAX材料的力學特性、抗氧化特性和摩擦力學特性等。

MAX相的用途

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

（１）耐腐蝕材料。腐蝕是材料損耗報廢的元兇之一，而因腐蝕造成的材料失效，給人們帶來了很大的經(jīng)濟損失，甚至還可能危及到人們的生命安全。MAX相作為一種新時代的耐腐蝕材料，在進行碳化后具有很高的表面硬度，理論上可形成優(yōu)異的抗腐蝕保護層，具各極好的抗腐蝕能力。而且，這種表面處理工藝相當廉化操作方便。另外，MAX相材料的密度比應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件時，既可實現(xiàn)輕量化的時代需求，還可滿足防腐的傳統(tǒng)需求，尤其在腐蝕環(huán)境惡劣的海洋工業(yè)和船舶運輸中應用更具潛力，比如替代一些需要防腐處理的過濾網(wǎng)和密封件等。

（２）髙溫結構材料。目前較優(yōu)秀的高溫結構材料鎳合金其硬度只有MAX相材料的一半，當溫度超過1200℃時，Ti₃AlC₂還能保持良好的強度，而Ni基合金卻開始發(fā)生失效轉變，可見MAX相的高溫穩(wěn)定性比Ni基合金要強。另外，MAX相優(yōu)異的加工性能，完全可勝任高溫結構材料的要求，它是制備燃氣機的導向葉片、渦輪葉片、高壓壓氣機盤、渦輪盤和燃燒室等高溫構件的理想候選材料。

（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，加上它具備的自潤滑性，使得MAX相在實現(xiàn)開發(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換的功用特點，需要候選材料具備良好的導熱導電性能，高強度，高溫穩(wěn)定性，優(yōu)良的自潤滑性和低摩擦系數(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，是它當選旋轉部件候選材料的籌碼，這在旋轉時要求高空間穩(wěn)定性的磁盤驅動器材領域具有較大的應用潛力。

（５）熱交換材料。優(yōu)異的導熱性能是MAX相的特點之一，它良好的導熱系數(shù)高溫下也能繼續(xù)保持，綜合它的其他特點，比如容易機械加工，化學性能穩(wěn)定，尤其是抗熱震性優(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。

產品優(yōu)勢

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

福斯曼是國內早期大批量生產MAX相材料的廠家之一，因產品純度高、雜質少、結構穩(wěn)定、易刻蝕、形態(tài)多樣等特點，備受國內外客戶的青睞，眾多科研院所及高校利用福斯曼的MAX相產品制備出了各種高新材料。比如浙江大學材料科學與工程學院利用Ti₃AlC₂作為原料經(jīng)刻蝕后與CoS₂反應制備出了超長循環(huán)壽命的鈉離子電池。

該論文詳情及更多福斯曼客戶論文詳見福斯曼公眾號https://mp.weixin.qq.com/s/70cQ85AId3niqTGG5oOywQ