近期，我院先进合金科研团队的陈洪祥副教授等人在MAX相层状金属陶瓷材料的高纯物相合成及基础物性研究方面取得进展，在著名材料类期刊《Journal of Materials Science & Technology》上发表学术论文两篇。

  成果一：“Synthesis, formation mechanism, and intrinsic physical properties of several As/P-containing MAX phases” (DOI：10.1016/j.jmst.2022.06.016)。本工作采用熔盐法及固相合成法制备进行高纯物相制备，并证实熔盐法及固相合成法分别适用于P基和As基MAX相的高纯物相制备，由此首次实现了P基MAX相Nb3P2C的高纯物相。且结合理论计算，分析不同化学反应路径对As/P基MAX相合成的影响 (如图1)，揭示了熔盐法对P基不同合成路径的促进作用及其最佳合成路径。该合成方法的可行性和形成机理对获得高纯度的As/P基MAX相和合成新的MAX相具有指导意义。论文署名次序为陈洪祥副教授(通讯作者)、硕士研究生李升、邓俊(中科院物理所)、硕士研究生张志龙、黄家能博士、常发副教授、黄丽、杜世萱研究员(中科研物理所)、戴品强教授(通讯作者)。

图1：（a）固相法和熔盐法通过不同的化学反应途径制备的样品的相相含量对比图。

（b）计算了合成Nb₃P₂C的不同化学反应过程中的吉布斯自由能变化。

   成果2:“Observation of low thermal expansion behavior and weak thermal anisotropy in M₃A₂C phases” (DOI：10.1016/j.jmst.2023.01.022)。本工作系统的研究了M₃A₂X相的热膨胀性能，发现它们的平均线性热膨胀系数(TEC)为α_L = 5-6 μK^-1，为目前所报道的MAX相热膨胀性能参数的最低值。其中Nb₃As₂C具有最低平均TEC (α_a = 4.46(4) μK^-1, α_c = 5.09(4) μK^-1, α_L = 5.09(4) μK^-1)，同时Nb₃As₂C与Nb₃P₂C展现出比211相更好的各向同性，并结合第一性原理计算深入揭示了双层MA层的特殊晶体结构对热膨胀性能的影响。321相较低TEC和更优的热各向同性使得321相在MAX相中表现突出(图2)，是变温环境下优异的结构功能材料候选者。论文署名次序为陈洪祥副教授(通讯作者)、硕士研究生张志龙、邓俊(中科院物理所)、林智杰副教授、洪春福副教授、杜世萱研究员(中科院物理所)、戴品强教授(通讯作者)。

图2：As/P基MAX相与其他MAX相的报告值的平均热膨胀系数和各向异性比较，红色圆圈标记了本工作中报告的数据。