Синтез и исследование структуры MAX-фаз (Cr_2/3Ti_1/3)₃AlC₂ и Cr_1.5Ti_0.5AlC, полученных высокотемпературным спеканием в вакууме

Методом спекания в вакууме при 1300 ºС порошков Cr, Al, графита и TiC или Ti получены продукты, состоящие из двух МАХ-фаз: 312 и 211, преобладающее формирование которых зависит от типа прекурсора — TiC или Ti. При синтезе из Cr:Al:TiC:C преобладает МАХ-фаза 312 (Cr_2/3Ti_1/3)₃AlC₂, а при синтезе из Cr:Al:Ti:C — МАХ-фаза 211 Cr_1.5Ti_0.5AlC. В качестве примесей в образцах присутствуют á-Al₂O₃, карбиды и оксиды хрома. Сочетание методов рентгеновской дифракции и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволило выявить существенные различия в химическом и фазовом составах поверхности и объема образцов. Установлено, что оксиды алюминия и хрома, а также карбид Cr₇C₃ формируются на поверхности МАХ-фаз в процессе синтеза, подобно тому, как это происходит при термическом окислении Cr₂AlC и формировании на поверхности защитного слоя из á-Al₂O₃/Cr₇C₃. Образование защитного слоя имеет важное значение для получения материала на основе Cr–Ti–Al–C с высокой термохимической стабильностью в агрессивных средах.

1. L. Toth. Transition Metal Carbides and Nitrides, New York and London, Academic Press (1971)

2. H. J. Goldschmidt. Interstitial Alloys B.1, London, Butterworths (1967)

3. M. W. Barsoum. MAX Phases: Properties of Machinable Ternary Carbides and Nitrides, Wiley-VCH, Germany (2013), https://doi.org/10.1002/9783527654581

4. D. J. Tallman, B. Anasori, M. W. Barsoum. Mater. Res. Lett., 1 (2013) 115-125, https://doi.org/10.1080/21663831.2013.806364

5. L. Shen. Autonomous crack healing in Cr2AlC and Ti2AlC MAX phase. Dissertation (TU Delft), Delft University of Technology (2016), https://doi.org/10.4233/uuid:bece20f8-1d72-425e-b4b1-5d817e54f762

6. Z. Liu, E. Wu, J. Wang, Y. Qian, H. Xiang, X. Li, Q. Jin, G. Sun, X. Chen, J. Wang, M. Li. Acta Mater., 73 (2014) 186-193, https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.04.006

7. Z. Liu, L. Zheng, L. Sun, Y. Qian, J. Wang, M. Li. J. Am. Ceram. Soc., 97 (2013) 67-69, https://doi.org/10.1111/jace.12731

8. J. C. Schuster, H. Nowotny, C. Vaccaro. J. Solid State Chem., 32 (1980) 213, https://doi.org/10.1016/0022-4596(80)90569-1

9. E. A. Levashov, Y. S. Pogozhev, D. V. Shtansky, M. I. Petrzhik. Russ. J. Non-Ferrous Metals, 50 (2009) 151-159, https://doi.org/10.3103/S1067821209020151.

10. M. W. Barsoum. J. Electrochem. Soc., 148 (2001) 544-550, https://doi.org/10.1149/1.1380255

11. Z. Lin, Y. Zhou, M. Li, J. Wang. Int. J. Mater. Res., 96 (2022) 291-296, https://doi.org/10.3139/ijmr-2005-0051

12. J. Haemers, R. Gusmão, Z. Sofer. Small Methods, 4 (2020) 190780, https://doi.org/10.1002/smtd.201900780

13. D. Briggs, M. P. Seah. Practical Surface Analysis by Auger and X‐ray Photoelectron Spectroscopy, John Wiley and Sons Ltd. Chichester (1983)

14. B. Anasori, M. Dahlqvist, J. Halim, E. J. Moon, J. Lu, B. C. Hosler, E. N. Caspi, S. J. May, L. Hultman, P. Eklund, J. Rosén, M. W. Barsoum. J. Appl. Phys. 118 (2015) 094304, https://doi.org/10.1063/1.4929640.

15. Е. А. Оводок, М. И. Ивановская, А. Е. Селезнев, С. В. Злотский, И. И. Углов, Е. Сотова. Журн. прикл. спектр., 92 (2025) 70-78, https://doi.org/10.1007/s10812-025-01879-0

16. E. A. Ovodok, M. I. Ivanovskaya, A. E. Seleznev, S. V. Zlotsky, V. V. Uglov, A. A. Vereschaka. High Temperature Material Processes: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes, 29 (2025) 9-21, https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.2024056816.

17. E. A. Ovodok, M. I. Ivanovskaya, S. K. Poznyak, A. M. Maltanova, I. I. Azarko, M. Micusik, M. Omastava, A. Aniskevich. Thin Solid Films, 771 (2023) 139759, https://doi.org/10.1016/j.tsf.2023.139759

18. A. V. Linde, A. A. Kondakov, I. A. Studenikin, N. A. Kondakova, V. V. Grachev. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings, 4 (2022) 25-33, https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-4-25-33

19. X. H. Wang, Y. C. Zhou. Mater. Res. Innovations, 7 (2003) 381-390, https://doi.org/10.1007/s10019-003-0278-7

20. W. Tian, P. Wang, Y. Kan, G. Zhang. J. Mater. Sci., 43 (2008) 2785-2791, https://doi.org/10.1007/s10853-008-2516-2

21. Z. J. Lin, M. S. Li, J. Y. Wang, Y. C. Zhou. Acta Mater., 55 (2007) 6182-6191, https://doi.org/10.1016/j.actamat.2007.07.024

22. Z. J. Lin, Y. C. Zhou, M. S. Li. J. Mater. Sci. Technol., 23 (2007) 721-746

23. M. Naguib, M. W. Barsoum, Y. Gogotsi. Adv. Mater., 33 (2021) 2103393, https://doi.org/10.1002/adma.202103393

24. М. И. Ивановская, Е. А. Оводок, С. К. Позняк, Д. А. Котиков, И. А. Свито. Журн. прикл. спектр., 89 (2022) 477-484 https://doi.org/10.1007/s10812-022-01405-6