【摘 要】
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MAX相是一种三元层状陶瓷，有着特殊的晶体结构和一系列优良的性能，是一种潜在的结构材料，有望应用于冶金和能源等相关产业。在这些使用环境中，往往涉及到强酸、强碱水热条件，而关
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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MAX相是一种三元层状陶瓷，有着特殊的晶体结构和一系列优良的性能，是一种潜在的结构材料，有望应用于冶金和能源等相关产业。在这些使用环境中，往往涉及到强酸、强碱水热条件，而关于MAX在强酸、强碱水热条件下的稳定性，目前尚无相关报道。本论文主要研究了MAX相在强酸、强碱水热条件下的化学行为，提出了相应的腐蚀机制，并对腐蚀产物的生成机制进行了探讨。这有助于提高对MAX相腐蚀行为的认识，并为其应用拓展空间。
MAX相在强酸强碱水热条件下的稳定性主要取决于A元素的成分。若A元素易于和溶液发生反应，则相应MAX相(含Al或Sn的MAX相)的抗腐蚀能力较弱。反之，若A元素与溶液反应的活性较低，则相应MAX相(含Si的MAX相)的抗腐蚀能力较强。同时，MAX相的抗腐蚀能力与MX片层厚度有着密切的联系。在酸碱水热条件下，MAX相的稳定性随着MX片层厚度的增加，稳定性逐渐增加。在同样的实验条件下，对于碳化物，其稳定性顺序为TiC> Ti3AlC2> Ti2AlC，与TiC片层的厚度顺序一致。对于氮化物，其稳定性同样与TiN片层的厚度一致，为TiN>Ti4AlN3>Ti2AlN。针对MAX相这一特殊的腐蚀行为，提出了一种腐蚀机制，认为MAX相的腐蚀是由A元素的溶解触发的。
对MAX相在强酸、强碱水热处理后产物的生成机制进行了研究。以多种不同晶体结构的含Ti化合物(Ti，Ti2AlN，Ti2SnC，TiO2和TiN)为前驱体在酸性和碱性溶液中水热处理。研究发现，这些含钛化合物的水热产物的晶体结构和前驱体的结构无关，而取决于水热处理溶液的pH值。尽管各种前驱体的晶体结构差异巨大，但在酸性溶液中的水热产物均为结晶良好的柱状金红石TiO2，而在碱性溶液中的水热产物均为钛酸盐纳米纤维。针对这一特殊实验现象提出了一种生成机制，认为水热产物的生成遵循溶解-析出机制，即前驱体中的Ti首先溶解进入溶液，由于溶液pH值的不同，Ti在溶液中形成不同的单体，而这些不同的单体通过赤平面连接或共顶连接形成各种多聚体。然后多聚体形核并最终生成金红石或钛酸盐。
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