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pelo Professor Michel Barsoum
Dúzia anos há nós sintetizamos e caracterizamos inteiramente, pela primeira vez, o composto ternário, TiSiC32, e encontrado lhe possua alguns dos melhores atributos dos metais e da cerâmica.1 Um ano mais tarde nós mostramos que este composto era mas uma sobre de sessenta fases, 2 mais descobrimo-lo e produzimo-lo no formulário do pó nos anos sessenta por H. Nowotny e colegas de trabalho.3 Em 19994 nós descobrimos TiAlN43 e realizamos que nós estávamos tratando uma família muito maior dos sólidos que todos se comportaram similarmente.
Estes mergulhados, os carbonetos e os nitretos sextavados têm a fórmula geral: O MAXn+1n, (o MAX) onde n = 1 a 3, M é um metal de transição adiantado, A é um elemento do Grupo A (na maior parte IIIA e IVA, a saber agrupam 13 e 14) e X é ou C e/ou N. Figura 1 alista as fases actualmente conhecidas do MAX que foram relatadas no formulário maioria. Se um inclui as fases do MAX descobertas no formulário do filme fino a lista cresce mesmo maior.5
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Figura 1. Elementos na tabela periódica (parte superior) que reage junto para formar que o MAX põe em fase. Os quadrados vermelhos representam os M-Elementos; o azul, os elementos de A e o preto ou X são C e/ou as caixas de N. Parte Inferior alistam as 211, 312 e 413 fases actualmente conhecidas. À excecpção do 413's a grande maioria destas fases foi descoberta por Nowotny e por colegas de trabalho em Viena nos anos 60.3 |
Entre 1996 quando nosso primeiro papel foi publicado e a comunidade da fase do MAX tem feito hoje o progresso tremendo em compreender as propriedades destas fases. Estes carbonetos e nitretos possuem o produto químico, o exame, elétricos incomuns e, às vezes, originais, e propriedades mecânicas.6-9 São electricamente e tèrmica condutor, o mais prontamente produzível à máquina (um serrote manual basta), nao suscetível a choque térmico, plástico em altas temperaturas, e danificam excepcionalmente tolerante. Alguns, como TiSiC32 e TiAlC2, são igualmente elàstica rígidos, de pouco peso, rastejamento, 10 fadiga, 11 oxidação12 e resistentes à corrosão13 e mantêm suas forças às altas temperaturas.14 A Maioria das fases do MAX são condutores melhor elétricos e térmicos do que o Si.
Três características relacionadas distinguem como estas fases se deformam em comparação com outros sólidos geralmente, e sólidos mergulhados em particular: metálico-como a natureza da ligação; o enxerto básico da deslocação, e somente o enxerto básico, são operativos, e a combinação original de formação da torção e da faixa da tesoura, junto com delaminações de grões individuais.15,16 As imagens mostradas em Figura 2, demonstram a unicidade dos modos de deformação das fases do MAX. Figura 3 ilustra suas características da assinatura: maquinabilidade.
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Figura 2. a) micrografia Típicas do microscópio de elétron da exploração da superfície fraturada32 de TiSiC. Note muito bem a escala das delaminações; em princípio, cada plano básico é um plano do enxerto ou da delaminação;3 b) Rachadura Construída Uma Ponte Sobre em um TiSiC grosseiro-grained32 testado na temperatura ambiente.11,17 |
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| Figura 3. As fases do MAX podem ele fizeram à máquina tão facilmente quanto metais. Toda podem ser feitos à máquina usando um serrote manual, apesar do facto de que alguns delas são três vezes mais duras que o metal do Si e têm a mesma densidade que o Si. O mecanismo por que fazem à máquina, contudo, não é porque um escavaria o gelado - isto é pela deformação plástica - mas um pouco porque uma barbearia o gelo. Podem igualmente ser lustrados a um brilho metálico devido a suas condutibilidades elétricas excelentes. Deslize a cortesia de Kanthal Corp. da Suécia que licenciou a tecnologia da Universidade de Drexel. |
Interessante, é caracterizando as propriedades mecânicas originais das fases do MAX - por exemplo; os cilindros policristalinos3 de TiSiC2 podem repetidamente ser comprimidos na temperatura ambiente, até esforços de 1 GPa, e recuperam inteiramente em cima da remoção da carga ao dissipar 25% da energia -18 essa nós descobrimos sólidos não-lineares de torção e o micromechanism que é responsável para eles, a saber, faixas principiantes da torção. 19
Os pedidos Potenciais para as fases do MAX incluem elementos de aquecimento (Figos. 3a e b), bocais do queimador de gás nos ambientes corrosivos (Fig. 3c), rolamentos de alta temperatura20 (Fig. 3d), diamante/compostos32 para a perfuração seca do concreto (desenvolvido com Hilti Corp.) (Fig. 4e), exemplos de TiSiC de muito fino - peças muradas manufacturados pela carcaça de enxerto (Fig. 4f).
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| Figura 4. Os Exemplos da cortesia potencial da aplicação da fase do MAX de Kanthal Corp. e 3-ONE- 2, Dr. EL-Raghy da empresa e Mim fundaram há alguns anos atrás para desenvolver pedidos para as fases do MAX. |
Referências
1. Barsoum, M.W. & EL-Raghy, T., Síntese e Caracterização de um Cerâmico Notável: TiSiC32. J. Amer. Cer. Soc. 79 (7), 1953-1956 (1996).
2. Barsoum, M.W., Brodkin, D., & EL-Raghy, T., Cerâmica Produzível À Máquina Mergulhada Para Aplicações De Alta Temperatura. Vale. Encontrado. e. Mater. 36, 535-541 (1997).
3. Nowotny, H., antro do mit de Ubergangsmetalle do der de Struktuchemie Einiger Verbindungen elementen C, Si, Ge, Sn. Prog. Chem De Circuito Integrado. 2, 27 (1970).
4. Barsoum, M.W. e outros, a Microscopia de Elétron de Transmissão De alta resolução de TiAlN43, ou TiAlN322 Revisitaram. J. Amer. Cer. Soc. 82 (9), 2545-2547 (1999).
5. Eklund, o P., Beckers, o M., Jansson, o U., Högberg, o H., & Hultman, L., O MAXn+1n põem em fase: Ciência de Materiais e processamento de fita fina. O Sólido Fino Filma 518, 1851-1878 (2010).
6. Barsoum, M.W., as Fases de Mn+1AXn: uma Classe Nova de Sólidos; Nanolaminates Thermodynamically Estável. Prog. Chem De Circuito Integrado 28, 201-281 (2000).
7. Barsoum, Propriedades Físicas de M.W. das Fases do MAX na Enciclopédia da Ciência e da Tecnologia de Materiais, editada por K.H.J. Buschow e outros (Elsevier, Amsterdão, 2006).
8. Barsoum, M.W. & Radovic, M., Propriedades Mecânicas das Fases do MAX na Enciclopédia da Ciência de Materiais e Tecnologia, editada por R.W. Cahn K.H.J. Buschow, por M.C. Flemings, por E.J. Kramer, por S. Mahajan e por P. Veyssiere (Elsevier, Amsterdão, 2004).
9. Barsoum, M.W., As Fases do MAX e Suas Propriedades na Ciência da Cerâmica e na Tecnologia, Vol. 2: Propriedades, editadas por R.R. Riedel & I. - W. Chen (GmbH de Wiley-VCH Verlag & Co, 2010), Vol. 2.
10. Radovic, M., Barsoum, M.W., EL-Raghy, T., & Wiederhorn, S.M., Rastejamento Elástico (µm 100-300) de TiSiC Grosseiro-Grained32 na Variação da Temperatura 1000-1200 do °C. J. Ligas e Compds. 361, 299-312 (2003).
11. Gilbert, C.J. e outros, Crescimento da Fadiga-Rachadura e Propriedades da Fractura de TiSiC Grosseiro e Finegrained32. Scripa Materialia 238 (2), 761-767 (2000).
12. Sundberg, M., Malmqvist, G., Magnusson, A., & EL-Raghy, T., Alumina que Forma Silicides e Carbonetos De Alta Temperatura. International 30 da Cerâmica, 1899-1904 (2004).
13. Jovic, V.D., Barsoum, M.W., Jovic, B.M., Gupta, S., & EL-Raghy, T., Comportamento da Corrosão de Fases Seletas do MAX no NaOH, HCl e HSO24. Corr. Ciência 48, 4274-4282 (2006).
14. EL-Raghy, T., Barsoum, M.W., Zavaliangos, A., & Kalidindi, S.R., Processamento e propriedades mecânicas de TiSiC32: II, efeito do tamanho de grão e temperatura da deformação. J. Amer. Cer. Soc. 82 2855-2860 (1999).
15. Barsoum, M.W. & EL-Raghy, T., Carbonetos Dútiles da Temperatura Ambiente. Transporte Metalúrgico e dos Materiais. 30A, 363-369 (1999).
16. Barsoum, M.W., Farber, L., EL-Raghy, T., & Levin, I., Deslocações, Faixas da Torção e Plasticidade da Temperatura Ambiente de Ti3SiC2. Encontrado. Mater. Transporte. 30A, 1727-1738 (1999).
17. Chen, D., Shirato, K., Barsoum, M.W., EL-Raghy, T., & Ritchie, R.O., Crescimento de Rachadura Cíclico da Fadiga e Propriedades da Fractura na Cerâmica Ti3SiC2 em Temperaturas Elevados. J. Amer. Cer. Soc. 84, 2914 (2001).
18. Barsoum, M.W., Zhen, T., Kalidindi, S.R., Radovic, M., & Murugahiah, A., Deformação Compressiva Inteiramente Reversível, Deslocação-Baseada de TiSiC32 a 1 GPa. Materiais 2 da Natureza, 107-111 (2003).
19. Barsoum, M.W. & Basu, S., Sólidos Elásticos Não-lineares de Torção na Enciclopédia da Ciência de Materiais e Tecnologia, editada por R.W. Cahn K.H.J. Buschow, por M.C. Flemings, por B. Ilschner, por E.J. Kramer, por S. Mahajan e por P. Veyssiere (Elsevier, Oxford, 2010), pp. 1-23.
20. Gupta, S., Filimonov, D., Zaitsev, V., Palanisamy, T., & Barsoum, M.W., Ambientais e 550 graus de comportamento tribológico de C de fases seletas do MAX contra superalloys Ni-Baseados. Desgaste 264, 270-278 (2008).
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