【摘 要】
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Mn+1AXn（MAX）相是一类新型三元层状陶瓷材料,兼具金属和陶瓷材料的特点,具有耐高温/辐照、高热导/电导率、抗氧化/热震/腐蚀等优点,在高温电接触、核工业包壳涂层、层状磁性材料和复合材料等领域有着广阔的应用前景。MAX相材料的晶体结构是六方晶体结构（P63/mmc）,由多个M-X层和A原子层相互“粘连”堆垛而成,A原子层多为金属单原子层,具有高电子迁移率,与其它层的键合介于共价键和范德瓦尔斯
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Mn+1AXn（MAX）相是一类新型三元层状陶瓷材料,兼具金属和陶瓷材料的特点,具有耐高温/辐照、高热导/电导率、抗氧化/热震/腐蚀等优点,在高温电接触、核工业包壳涂层、层状磁性材料和复合材料等领域有着广阔的应用前景。MAX相材料的晶体结构是六方晶体结构（P63/mmc）,由多个M-X层和A原子层相互“粘连”堆垛而成,A原子层多为金属单原子层,具有高电子迁移率,与其它层的键合介于共价键和范德瓦尔斯结合之间。A原子层独特的键合方式使MAX相陶瓷具有类金属的导电和可切割性能。在MAX相材料独特层状结构中可以引入磁性元素成分,能有效改善材料的磁学特性。目前磁性MAX相材料研究主要在M-X层进行掺杂改性研究,在A层改性掺杂磁性元素鲜有报道,因此在MAX相的A层掺杂富含d电子的后过渡磁性元素,探究磁性元素对MAX相材料的性能影响,这能为新型磁性MAX相提供全新的合成策略,对于扩展MAX相种类和改善MAX相的物理化学性质有着重要意义。本文的主要研究内容如下:（1）以Ti-Al-C单质粉末为原料,采用无压烧结和熔盐法相结合的工艺制备Ti3Al C2材料。通过DSC热分析的结果选用了1300℃、1350℃、1400℃和1450℃四种实验温度。经过XRD和SEM表征分析,Ti3Al C2的最佳合成温度为1400℃,原料比例为Ti-Al-C:3:1.2:1.9。据此,进一步以Ti-Al-A-C（A=Fe,Co,Ni,Mn）单质粉末为原料,选择三种不同的掺杂量（A=5%,10%,15%）,采用上述方法在1400℃进行实验。经过XRD、SEM、XPS和VSM表征分析证实,本工作成功制备出一系列新型磁性Ti3（Al,A）C2（A=Fe,Co,Ni,Mn）MAX相陶瓷材料,其饱和磁化强度分别为:0.79,0.36,0.26,0.18 emu/g。极大提高了Ti3Al C2材料的磁性能（0.028emu/g）。本工作继续进行了多元掺杂Ti3（Al,A）C2MAX相陶瓷的制备实验,结果表明:多元掺杂会阻碍Ti3AlC2的生成,产物以TiC相为主。（2）以Ti-Sn-C单质粉末为原料,采用无压烧结和熔盐法相结合的工艺制备Ti2SnC材料。通过DSC热分析的结果选用了1100℃、1200℃和1300℃三种实验温度。经过XRD和SEM表征分析,Ti2SnC的最佳合成温度为1300℃,原料比例为Ti-Sn-C:2:1:1。据此,进一步以Ti-Sn-5%A-C（A=Fe,Co,Ni,Mn）单质粉末为原料采用上述方法在1300℃进行实验。经过XRD、SEM表征分析证实,Co和Ni的掺杂会阻碍Ti2SnC的生成,在Fe和Mn的掺杂实验中,Fe成功掺杂进入到Ti2SnC的A位中生成新型磁性Ti2（Al,Fe）C MAX相陶瓷材料,经VSM测试可得其饱和磁化强度为1.283emu/g,极大提高了Ti2SnC材料的磁性能（0.031emu/g）。
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