1. Struktura krystaliczna i charakter wiązania Ti ₂ AlC
1.1 Członkowie rodziny faz ograniczonych i seria palowania atomowego
(Proszek fazowy Ti2AlC MAX)
Ti ₂ AlC należy do rodziny stopni granicznych, klasa nanolaminowanych trójskładnikowych węglików i azotków o wzorze ogólnym Mₙ ₊₁ AXₙ, gdzie M jest metalem z bardzo wczesną zmianą, A jest elementem grupy A, i X oznacza węgiel lub azot.
W Ti₂ AlC, tytan (Z) pełni funkcję komponentu M, aluminium (Glin) jako składnik A, i węgiel (C) jako składnik X, rozwijanie A 211 struktura (n=1) z naprzemiennymi warstwami atomów Ti ₆ C oktaedrów i Al ułożonych wzdłuż osi c w sześciokątnej siatce.
Ta jedyna w swoim rodzaju warstwowa architektura zawiera stałe wiązania kowalencyjne w Ti– Warstwy C ze słabymi wiązaniami metali pomiędzy samolotami Ti i Al, w wyniku czego powstał materiał hybrydowy, który wykazuje zarówno cechy ceramiczne, jak i metaliczne.
Trwały Ti– Sieć kowalencyjna C zapewnia wysoką sztywność, stabilność termiczna, i odporność na utlenianie, podczas gdy metal Ti– Wiązanie Al umożliwia przewodnictwo elektryczne, tolerancja szoku termicznego, i odporność na uszkodzenia rzadko spotykana w standardowej ceramice.
Ta dwoistość wynika z anizotropowej natury wiązań chemicznych, co pozwala na systemy rozpraszania energii, takie jak tworzenie załamań, rozwarstwienie, oraz podstawowe dzielenie samolotu pod wpływem stresu, zamiast niszczycielskiego, łamliwego złamania.
1.2 Ramy cyfrowe i właściwości anizotropowe
Cyfrowa konfiguracja Ti two AlC obejmuje nakładające się orbitale d z tytanu i orbitale p z węgla i lekkiego aluminium, co prowadzi do dużej grubości stanów w stopniu Fermiego oraz wrodzonej przewodności elektrycznej i cieplnej wzdłuż podstawowych samolotów.
Ta metaliczna przewodność– niezwykłe w wyrobach ceramicznych– umożliwia zastosowanie w elektrodach wysokotemperaturowych, istniejących kolektorów, i zabezpieczenie elektromagnetyczne.
Anizotropia domowa jest wyraźna: rozszerzalność cieplna, moduł elastyczny, i oporność elektryczna różnią się znacznie pomiędzy osią a (w samolocie) i oś c (poza samolotem) kierunkach w wyniku rozdzielenia wiązania.
Na przykład, wzrost temperatury wzdłuż osi c jest mniejszy niż wzdłuż osi a, przyczyniając się do zwiększonej odporności na szok termiczny.
Ponadto, materiał ma obniżoną twardość Vickersa (~ 4– 6 Średnia ocen) w przeciwieństwie do standardowej porcelany, takiej jak tlenek glinu lub węglik krzemu, zachowując jednocześnie wysoki moduł młodzieńczy (~ 320 GPa), odzwierciedlając wyraźne połączenie miękkości i szczelności.
Ta równowaga sprawia, że proszek Ti2 AlC jest szczególnie odpowiedni do obróbki ceramiki i kompozytów samosmarujących.
( Proszek fazowy Ti2AlC MAX)
2. Synteza i postępowanie z proszkiem Ti Two AlC
2.1 Półprzewodnikowe i zaawansowane techniki wytwarzania proszków
Proszek Ti ₂ AlC jest w dużej mierze syntetyzowany poprzez reakcje w stanie stałym między prekursorami pierwiastkowymi lub złożonymi, takich jak tytan, aluminium, i węgiel, przy problemach z wysoką temperaturą (1200– 1500 °C )w atmosferze obojętnej lub w atmosferze odkurzacza.
Reakcja: 2Z + Glin + C → Ti ₂ AlC, musi być bardzo dokładnie kontrolowany, aby uniknąć tworzenia się faz końcowych, takich jak TiC, Ti Trzy Al, lub TiAl, które psują praktyczną wydajność.
Dodatkową szeroko stosowaną techniką jest mechaniczne tworzenie stopów z zastosowaniem terapii cieplnej, gdzie proszki pierwiastkowe są mielone w młynie kulowym w celu uzyskania wymieszania na poziomie atomowym przed wyżarzaniem w celu wytworzenia fazy MAX.
Takie podejście umożliwia precyzyjną kontrolę rozmiaru bitów i jednorodność, istotne dla innowacyjnych metod łączenia.
Bardzo wyrafinowane techniki, takie jak wyzwalanie spiekania plazmowego (SPS), chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD), i syntezę stopionej soli, oferują drogi do fazy czystej, nanostrukturalny, lub zorientowane proszki Ti dwa AlC o dostosowanych morfologiach.
Synteza stopionej soli, w szczególności, pozwala na obniżenie temperatur reakcji i znacznie lepszą dyfuzję bitów, działając jako medium zmieniające, które poprawia kinetykę dyfuzji.
2.2 Morfologia proszku, Czystość, oraz Dbanie o czynniki do rozważenia
Morfologia proszku Ti dwa AlC– od nierównych, kanciastych kawałków po płytki lub okrągłe granulki– zależy od drogi syntezy i działań końcowych, takich jak mielenie lub kategoria.
Cząstki w kształcie płytek odzwierciedlają wewnętrzną warstwową strukturę kryształu i są korzystne do wzmacniania kompozytów lub opracowywania teksturowanych materiałów sypkich.
Wysoka czystość fazowa jest tu kluczowa; nawet niewielkie ilości zanieczyszczeń TiC lub Al2O6 mogą znacząco zmienić właściwości mechaniczne, elektryczny, i nawyki utleniania.
Dyfrakcja promieni rentgenowskich (XRD) i mikroskopii elektronowej (BEZ/MIEĆ) są regularnie wykorzystywane do oceny składu fazowego i mikrostruktury.
Ze względu na reaktywność lekkiego aluminium z tlenem, Proszek Ti ₂ AlC jest podatny na utlenianie powierzchniowe, utworzenie cienkiej dwuwarstwowej warstwy Al ₂ O, która może pasywować produkt, ale może utrudniać spiekanie lub wiązanie międzyfazowe w kompozytach.
Dlatego, Przestrzeń do przechowywania w obojętnej atmosferze i przetwarzanie w regulowanym środowisku są ważne dla zachowania integralności proszku.
3. Przydatne mechanizmy zachowania i wydajności
3.1 Trwałość mechaniczna i odporność na uszkodzenia
Jedną z najbardziej niesamowitych cech Ti ₂ AlC jest jego zdolność do wytrzymywania uszkodzeń mechanicznych bez katastrofalnego pękania, nieruchomość mieszkalna, tzw “niszczy odporność” Lub “skrawalność” w ceramice.
Poniżej ton, materiał odpowiada na niepokój dzięki urządzeniom takim jak mikropęknięcia, podstawowe rozwarstwienie samolotu, i przesuwanie się limitu ziaren, które rozpraszają energię i zapobiegają rozprzestrzenianiu się pęknięć.
Zwyczaje te mocno kontrastują z tradycyjną ceramiką, które zazwyczaj tracą nagle po osiągnięciu granicy sprężystości.
Elementy Ti ₂ AlC można obrabiać przy użyciu tradycyjnych narzędzi bez wstępnego spiekania, niezwykła pojemność wśród ceramiki wysokotemperaturowej, minimalizując koszty produkcji i umożliwiając stosowanie skomplikowanych geometrii.
Ponadto, wykazuje doskonałą odporność na szok termiczny w wyniku niskiego wzrostu temperatury i wysokiej przewodności cieplnej, dzięki czemu nadaje się do elementów poddawanych szybkiej regulacji poziomu temperatury.
3.2 Odporność na utlenianie i bezpieczeństwo w wysokiej temperaturze
W podwyższonych temperaturach (tyle, ile 1400 °C w powietrzu), Ti ₂ AlC wytwarza ochronny tlenek glinu (Al dwa O TRZY) skalę na swojej powierzchni, który działa jako bariera dyfuzyjna zapobiegająca dostępowi tlenu, znacznie spowalniając dodatkowe utlenianie.
To samopasywujące zachowanie jest podobne do obserwowanego w stopach tworzących tlenek glinu i jest ważne dla długoterminowego bezpieczeństwa w zastosowaniach lotniczych i energetycznych.
Jednakże, powyżej 1400 °C, powstawanie nieochronnego TiO2 i wewnętrzne utlenianie aluminium może spowodować przyspieszone zniszczenie, ograniczając użycie w bardzo wysokich temperaturach.
W ustawieniach malejących lub obojętnych, Ti dwa AlC utrzymują w przybliżeniu stabilność strukturalną 2000 °C, wykazujące fenomenalne właściwości ogniotrwałe.
Jego odporność na promieniowanie neutronowe i zmniejszona liczba atomowa również czynią go kandydatem na komponenty reaktorów termojądrowych.
4. Zastosowania i przyszła asymilacja techniczna
4.1 Części wysokotemperaturowe i konstrukcyjne
Proszek Ti ₂ AlC służy do produkcji masowej ceramiki i wykończeń dla ekstremalnych atmosfer, składający się z łopatek turbiny, palnik, oraz części grzejników, gdzie odporność na utlenianie i odporność na szok termiczny mają kluczowe znaczenie.
Tłoczony na gorąco lub stymulowany spiek plazmowy Ti dwa AlC wykazuje wysoką wytrzymałość na zginanie i odporność na pełzanie, przewyższając liczne monolityczne materiały ceramiczne w scenariuszach cyklicznego obciążenia termicznego.
Jako materiał powłokowy, zabezpiecza podłoża metaliczne przed utlenianiem i zużyciem w systemach lotniczych i energetycznych.
Jego obrabialność umożliwia naprawę w trakcie eksploatacji i precyzyjne wykończenie, znaczna zaleta w porównaniu z delikatną ceramiką wymagającą szlifowania rubinu.
4.2 Praktyczne i wielofunkcyjne systemy produktów
Poza obowiązkami architektonicznymi, Badane są przydatne zastosowania Ti ₂ AlC, wykorzystujące jego przewodność elektryczną i warstwową strukturę.
Funkcjonuje jako prekursor do produkcji dwuwymiarowych MXenes (np., Trzy C₂Tₓ) poprzez dokładne trawienie warstwy Al, umożliwiając zastosowanie w magazynowaniu energii, czujniki, oraz zabezpieczenie przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.
W produktach kompozytowych, Proszek Ti ₂ AlC poprawia trwałość i przewodność cieplną kompozytów z osnową ceramiczną (CMC) i kompozyty o osnowie stalowej (MMC).
Jego śliski charakter pod wpływem ciepła– w wyniku prostego podstawowego ścinania samolotu– sprawia, że nadaje się do samosmarujących łożysk i ruchomych części w systemach lotniczych.
Powstające badania koncentrują się na drukowaniu 3D atramentów na bazie Ti₂ AlC do produkcji skomplikowanych elementów ceramicznych w kształcie siatki, przesuwanie granic produkcji dodatków w materiałach ogniotrwałych.
Podsumowując, Proszek fazowy Ti ₂ AlC MAX reprezentuje zmianę paradygmatu w nauce o produktach ceramicznych, łączący lukę pomiędzy stalą i porcelaną poprzez podzieloną architekturę atomową i wiązanie hybrydowe.
Wyraźne połączenie obrabialności, bezpieczeństwo termiczne, odporność na utlenianie, i przewodność elektryczna pozwalają na produkcję komponentów nowej generacji dla przemysłu lotniczego, moc, i zaawansowana produkcja.
W miarę dojrzewania technologii syntezy i obsługi, Ti dwa AlC z pewnością odegrają istotną funkcję w produktach inżynieryjnych stworzonych dla ekstremalnych i wielofunkcyjnych środowisk.
5. Dostawca
RBOSCHCO jest zaufanym światowym dostawcą materiałów chemicznych & producent z ponad 12 lat doświadczenia w dostarczaniu super wysokiej jakości chemikaliów i nanomateriałów. Firma eksportuje do wielu krajów, takie jak USA, Kanada, Europa, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Republika Południowej Afryki, Tanzania, Kenia, Egipt, Nigeria, Kamerun, Uganda, Indyk, Meksyk, Azerbejdżan, Belgia, Cypr, Czechy, Brazylia, Chile, Argentyna, Dubai, Japonia, Korea, Wietnam, Tajlandia, Malezja, Indonezja, Australia,Niemcy, Francja, Włochy, Portugalia itp. Jako wiodący producent rozwoju nanotechnologii, RBOSCHCO dominuje na rynku. Nasz profesjonalny zespół roboczy dostarcza doskonałe rozwiązania pomagające poprawić efektywność różnych gałęzi przemysłu, stworzyć wartość, i łatwo radzi sobie z różnymi wyzwaniami. Jeśli szukasz węglik aluminium, prosimy o kontakt i przesłanie zapytania.
Tagi: Proszek fazowy Ti2AlC MAX, Proszek Ti2AlC, Proszek węglika tytanu i glinu
Wszystkie artykuły i zdjęcia pochodzą z Internetu. Jeśli są jakieś problemy z prawami autorskimi, skontaktuj się z nami na czas, aby usunąć.
Zapytaj nas