Los científicos de materiales de NUST MISIS y el Instituto Merzhanov de Macrocinética Estructural y Ciencia de los Materiales han desarrollado un nuevo método para producir fases MAX a granel:materiales en capas que combinan las propiedades de los metales y las cerámicas. Mediante métodos de síntesis autopropagable a alta temperatura y deformación por cizallamiento a alta temperatura, fue posible obtener muestras suficientemente grandes de una mezcla de carburo de titanio y aluminio, que en el futuro se pueden utilizar como elementos calefactores de alta temperatura, según el trabajo de investigación publicado en Cerámica Internacional .

A pesar de que la gente ha estado fabricando y trabajando con materiales cerámicos durante aproximadamente 30, 000 años, los científicos todavía están desarrollando nuevos métodos para su producción. Las fases MAX son materiales cerámicos en capas que contienen tres elementos en su composición:M-metal (la mayoría de las veces las tesis son elementos de metales de transición), A:metal / no metal (por regla general, estos son elementos de los grupos 13 y 14, es decir, 3A o 4A, en una versión de período corto de la tabla periódica), y X:nitrógeno o carbono. Los nitruros o carburos resultantes tienen la fórmula común Mn + 1AXn (siendo n de uno a tres), y tienen una estructura de capas hexagonales, adquiriendo así una combinación bastante inusual de propiedades físicas.

Estas sustancias tienen propiedades tanto de metales como de cerámicas. En particular, tienen alta conductividad eléctrica y térmica, pero resistencia a cambios bruscos de temperatura y cargas mecánicas importantes. Los materiales de esta familia se obtuvieron por primera vez en la década de 1960, pero los científicos solo han comenzado a estudiarlos durante la última década. Recientemente, Se han desarrollado métodos para obtener estos materiales, los más populares son la deposición de vapor química o física, sinterización de plasma de chispa, y prensado isostático en caliente. Los materiales a menudo se sintetizan en forma de pequeñas muestras, por lo que es necesaria una tarea tecnológica separada basada en la fase MAX para obtener el material a granel. Para este propósito, Se utilizan varias opciones para sinterizar materiales en polvo, pero todos los métodos existentes son demasiado complejos tecnológicamente y, por lo tanto, costosos, o requieren varias etapas largas para aumentar la densidad de los materiales inicialmente porosos, lo que no permite a los científicos lograr una participación suficiente de la fase MAX en el material final.

El equipo de investigación de NUST MISIS dirigido por Denis Kuznetsov, un candidato a doctorado en ciencias técnicas, ha propuesto un nuevo método de síntesis de fase MAX de una sola etapa con una composición de Ti ₃ AlC ₂ —Un material prometedor para su uso como elemento calefactor de alta temperatura. Para obtenerlo, Los científicos utilizaron una combinación de síntesis autopropagable a alta temperatura y deformación por cizallamiento bajo presión. Los investigadores también compararon dos métodos de prensado:prensado por extrusión, durante el cual el polvo se exprimió en una forma especial, creando elementos en forma de varilla, y compresión uniaxial, en el que el polvo prensado simplemente se exprime cuando se calienta, convirtiéndolo en platos. La temperatura fue de aproximadamente 1700 grados Celsius durante el prensado, y todo el proceso duró entre 20 y 25 segundos.

Como resultado de este enfoque propuesto, los científicos obtuvieron dos tipos de muestras con características bastante similares. Tanto en placas como en varillas, la densidad excedió el 95 por ciento, en relación con el material en polvo, y el ti ₃ AlC ₂ el contenido osciló entre el 67 y el 82 por ciento.

Al mismo tiempo, Los parámetros mecánicos y físicos de este método superaron ligeramente a las muestras obtenidas por extrusión:la resistencia a la compresión de esos materiales fue de 720 megapascales, mientras que las muestras obtenidas por compresión solo registraron una resistencia a la compresión de 641 megapascales. Adicionalmente, las muestras registraron un módulo de Young mejor:221 gigapascales a 198, y conductividad térmica:22,9 vatios por metro cuando se calienta un grado a 22,1 que las muestras de compresión.

Según los investigadores, la principal ventaja del método propuesto es obtener rápidamente un material relativamente voluminoso en una sola etapa:no requiere altas temperaturas ni largas horas de sinterización. La proporción de fase MAX en la sustancia final es bastante alta, así que en el futuro Estos materiales se pueden utilizar en dispositivos que operan a altas temperaturas (alrededor de 1500 grados Celsius), como elementos calefactores o revestimiento para contactos eléctricos.