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MAX相陶瓷兼具陶瓷和金属的优良特性，比如高的比模量和比强度、优异的化学稳定性、出色的机加工性能、良好的抗损伤容限及导电导热性等，这使得该类陶瓷成为一种非常有前景的高温结构材料。在70多种MAX相中，抗氧化性非常好的Ti3AlC2的高温力学性能不理想;而高温力学性能出众的Nb4AlC3-x又极不抗氧化。此前对这两个材料的改性研究还不很成功。为了更有效地设计材料改性方案，就必须对其晶体结构和晶体缺陷有清楚的认识。目前学术界对MAX相的典型代表Nb4AlC3-x和Ti3AlC2中的晶体缺陷的认识和高温变形行为的理解还有很多不足，限制了它们作为高温结构材料的应用。本文利用透射电镜电子显微学和拉曼光谱学等多种表征手段，并结合第一原理计算模拟对Nb4AlC3-x和Ti3AlC2中的空位、层错的存在形式和结构特点进行了深入研究，在此基础上系统阐述了两种化合物的高温变形行为和位错组态演化特征，为它们作为高温结构材料的应用奠定了科学基础。 第一原理计算结果表明Nb4AlC3-x中的碳空位以有序构型VC8和VC10的方式存在。利用透射电镜分析发现VC8是Nb12Al3C8，属于P63/mcm空间群，是热压合成样品中的主相，约有81 vol.％（另外19 vol.％为空位无序结构）。VC10有可能以一种有序度不是很高的形式少量存在。有序碳空位的稳定策略为:只打断结合力较弱的Nb-C键;形成3NN等边三角形空位网络。温度升高，空位的有序度降低，并在1200℃～1500℃发生有序向无序构型的相变。碳空位及其有序化会降低硬度和杨氏模量。Nb12Al3C8和Ti3AlC2中的层错是“MX”片层内生于MAX相的特殊结构，其错排矢量具有[0001]分量。这种特殊的层错在“MX”片层厚度只有几个原子层厚时可以有序化生成新的MAX相。利用原位固-液反应烧结的方法合成了Ti-Al-C体系的层错有序相Ti5Al2C3的块体样品，并解析了其晶体结构。其空间群为R(3)m。 研究发现Ti3AlC2在低于1200℃以高应变速率(＞10-5/s)变形时塑性变形能力有限，在经极短的应变硬化阶段后就出现连续的应变软化，变形模式为基面滑移和形成微裂纹（孔洞）。在1200℃以10-5/s变形时，非基面滑移系开动，连续的应变软化变为伴随有周期性应力下降的应变硬化。变形模式为基面滑移、柱面滑移（或第一级金刚石滑移）以及它们之间的交滑移。周期性应力下降只有在应变速率低于一个临界值时才会出现，其周期约为40～60分钟，它可能是由位错墙的解离导致的。基面位错反应会生成规则的六角螺型位错网络，从而形成小角扭转亚晶界，其扭转角随着变形的增加而增加。 研究发现Nb12Al3C8在1200℃～1400℃几乎没有塑性变形能力，其变形模式为基面滑移、扭折和形成微裂纹（孔洞）。基面位错为1/3<10(1)0>型不全位错，不全位错间不含层错，证实了位错沿Nb和Al原子面间滑移。此外，实验发现Nb可以有限地在Ti3AlC2中固溶，并有效提高T3AlC2的高温强度。