خواص الاستیک و مکانیکی فاز MAX

خواص الاستیک و مکانیکی فاز MAX

Elastic and Mechanical Properties of the MAX Phases

چکیده

بیش از ۶۰ کاربید و نیترید سه تایی با فرمول عمومی M_n+1AX_n که n برابر ۱ تا ۳ بوده و M یک فلز انتقالی می باشد و A یک عضو گروه A (زیر مجموعه‌ای از گروه های ۱۶-۱۳) بوده و X نیز C و/یا N بوده که نشانگر گروه جدیدی از جامدات لایه‌ای می‌باشد. لایه‌های M_n+1X_n با لایه‌های عنصر خالص گروه A جایگزین شده‌اند. جذابیت رو به رشد در فازهای M_n+1AX_n در مجموعه خواص غیر معمولی و در گاهی اوقات منحصر به فرد در آن نهفته است که به طبیعت لایه‌ای بودن آن و این واقعیت که نابجایی‌های پایه در دمای اتاق تکثیر شده و به طور شناور هستند، بر می‌گردد. به خاطر مشابهت‌های شیمیایی و ساختاری آنها، فاز MAX مربوطه، بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی را به اشتراک می‌گذارند.

در این مقاله ما بر دانش جاری خود در مورد خواص الاستیک و مکانیکی فازهای حجمی MAX که به طور قابل توجهی با خواص متناظر در MX تفاوت دارد، مروری کرده‌ ایم. از نظر الاستیک، فاز MAX عموماً به طور کامل سفت و همسانگرد می‌باشند. فازهای MAX که نسبتاً نرم (۲ تا ۸ گیگاپاسکال) هستند، اغلب قابلیت ماشین‌کاری داشته و به خسارت مقاومند. همچنین بعضی از آن‌ها وزن کمی داشته و به شوک حرارتی، اکسیداسیون، خستگی و خزش مقاومت دارند. علاوه بر این، مشابه یک جامد با الاستیک غیر خطی عمل کرده که ۲۵ درصد انرژی مکانیکی را حین بارگذاری سیکلی فشاری تا یک گیگاپاسکال در دمای اتاق، اتلاف می‌کنند. در دماهای بالاتر، یک انتقال ترد به نرم را نشان داده و رفتار مکانیکی آنها تابع شدید نرخ تغییر شکل می‌باشد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The more than 60 ternary carbides and nitrides, with the general formula M_n+1AX_n—where n = 1, 2, or 3; M is an early transition metal; A is an A-group element (a sub set of groups 13–۱۶); and X is Cand/or N—represent a new class of layered solids, where M_n+1X_n layers are interleaved with pure A-group element layers. The growing interest in the M in their unusual, and sometimes unique, set of properties that can be traced back to their layered nature and the fact that basal dislocations multiply and are mobile at room temperature. Because of their chemical and structural similarities, the MAX phases and their corresponding MX phases share many physical and chemical properties.

In this paper we review our current understanding of the elastic and mechanical properties of bulk MAX phases where they differ significantly from their MX counterparts. Elastically the MAX phases are in general quite stiff and elastically isotropic. The MAX phases are relatively soft (2–۸GPa), are most readily machinable, and are damage tolerant. Some of them are also lightweight and resistant to thermal shock, oxidation, fatigue, and creep. In addition, they behave as nonlinear elastic solids, dissipating 25% of the mechanical energy during compressive cycling loading of up to 1GPa at room temperature. At higher temperatures, they undergo a brittle-to-plastic transition, and their mechanical behavior is a strong function of deformation rate.