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随着汽车数量的迅速增加，汽车尾气的排放量与日俱增。三效催化转化器能将汽车尾气中的CO、CxHy、NOx转化为无害的CO2、H2O和N2，其重要组成部分即是蜂窝状载体材料。目前广泛使用的传统陶瓷载体不导电或导电性差，不易电加热，而且抗热震性能不好。由不锈钢或合金材料制作的金属箔载体导电性好，可以电加热，但与催化剂活性层热膨胀系数差别大，活性层容易从载体上剥落。MAX相陶瓷Ti3AlC2、Ti2AlC和Ti3SiC2兼具了陶瓷和金属的优点，如高的机械强度、优异的抗热震性和良好的导电性和易加工性能，这些性能克服了传统陶瓷载体和金属箔载体的不足。本文设计了Ti3AlC2、Ti2AlC和Ti3SiC2导电MAX相蜂窝陶瓷体系，在理解Ti3AlC2的烧结机制的基础上，系统研究了汽车尾气净化催化剂载体用导电MAX相蜂窝陶瓷的制备方法和性能，主要内容如下: 1)结合热机械分析、X射线光电子能谱分析、扫描电镜显微分析、拉曼光谱分析等分析测试手段，研究了Ti3AlC2的烧结机制。结果表明:高温下，Al元素从Ti3AlC2晶格内部脱出，以气态形式分布于Ti3AlC2颗粒周围，Al与Ti3AlC2表面的TiO2膜反应形成Al2O3和Ti，Ti与Al反应形成Al-Ti低熔点相，液相的生成加速了物质之间的传质，使得Ti3AlC2具有良好的烧结性能。 2)构建了Ti3AlC2陶瓷的主烧结曲线，并对其可靠性进行了验证。Ti3AlC2的主烧结曲线上每一点对应相对密度、烧结温度和烧结时间3个变量，可以给出Ti3AlC2烧结致密化过程的描述。研究了Ti3AlC2陶瓷中气孔对其性能的影响，结果表明:多孔Ti3AlC2陶瓷的压缩强度和电导率随Ti3AlC2陶瓷气孔率的增加而线性降低。由于气孔率的存在，使得Ti3AlC2陶瓷的抗氧化性低于致密材料。 3)利用Ti3AlC2原料粉制备可塑性泥料，通过具有不同孔密度和壁厚的模具，利用挤出成型法制备了具有不同孔密度和壁厚的导电Ti3AlC2蜂窝陶瓷，通过在Ti3AlC2原料粉中添加过量Al粉，可以有效地抑制Ti3AlC2中Al元素的脱出，减少Ti3AlC2中TiC杂质的含量。针对该方法生产成本高、产生残炭的问题，利用低成本Ti粉、Al粉、Si粉、石墨粉和有机结合剂为主要原料，采用反应合成的方法制备了Ti3AlC2和Ti3SiC2蜂窝陶瓷。Ti3AlC2和Ti3SiC2蜂窝陶瓷样品中Ti3AlC2以及Ti3SiC2相的含量分别可以达到82.3％和62.8％。 4)以Ti粉、Al粉和石墨粉为主要原料，添加淀粉以及改性淀粉为结合剂，甘油为塑性剂，食用油为润滑剂，制备可塑性泥料，利用原位反应合成的方法成功制各了导电Ti2AlC蜂窝陶瓷。Ti∶Al∶C=2∶1∶1配比的原料体系在直接升温的过程中容易发生热爆反应，蜂窝陶瓷试样发生坍塌和变形。通过在650℃控温得到了形状保持完好的Ti2AlC蜂窝陶瓷。由于Al在Ti中的扩散速率高于Ti在Al在扩散速率，在控温阶段首先形成富铝的金属间化合物，在蜂窝的孔壁内形成大量的Kirkendall孔隙，丰富了蜂窝陶瓷的孔结构。Ti2AlC蜂窝陶瓷在700℃空气条件下的长时间氧化实验表明其遵循抛物线氧化规律，并且具有良好的抗循环氧化能力。