Dans les années 90, les travaux de recherche de Barsoum et al. de l’Université Drexel (Barsoum et al., J. Am. Ceram. Soc., 1996). Ils ont montré que ce composé est rigide, léger, usinable, fabriqué à partir de matières premières relativement peu coûteuses, résistant à l’oxydation et aux chocs thermiques, et capable de rester solide jusqu’à des températures supérieures à 1 300°C dans l’air. Ils ont synthétisé une cinquantaine de composés présentant le même éventail de propriétés prometteuses. En raison de leur composition, Barsoum et al. ont appelé ces matériaux remarquables des phases M(n+1)AXn, où :
– M est un métal de transition des groupes 3, 4, 5 ou 6
– A est un élément des groupes 12, 13, 14, 15 ou 16
– X est le carbone C et/ou l’azote N.
n est un nombre entier de 1 à 3. Ainsi les structures M2AX, M3AX2 et M4AX3 sont respectivement appelées 211, 312 et 413.
Les phases MAX ont une structure lamellaire avec un réseau hexagonal. La maille primitive peut être décrite comme un empilement de n couches d’octaèdres M6X avec une couche d’élément A. De plus, les mesures des paramètres du réseau avec de nombreuses méthodes révèlent que les phases MAX présentent une anisotropie cristalline élevée. Le rapport c/a est généralement supérieur à 3. Les phases MAX synthétisées par métallurgie des poudres sont des échantillons polycristallins massifs avec des orientations de grains aléatoires. Il est communément observé que pendant la synthèse, les grains croissent en forme de plaquettes. En raison de la forte anisotropie cristalline, les surfaces des plaquettes sont parallèles aux plans de base. Par conséquent, les projections sur la surface sont observées comme des rectangles avec un rapport d’aspect élevé.
L’impact technologique de ces composés ternaires ne découlera pas d’une seule propriété mais plutôt d’une combinaison unique de propriétés. En effet, ils combinent les propriétés à la fois des céramiques (réfractaires, rigidité élevée, faible densité – 4,5 g/cm3 pour le Ti3SiC2 -, faible ductilité à la température ambiante) et des métaux (conductivité thermique et électrique élevée, résistance aux chocs thermiques, faible dureté, résistance mécanique).
Les phases MAX sont également les précurseurs pour la synthèse de l’une des plus vastes gammes de derniers matériaux 2D rapportée à ce jour : les MXènes. Comme le graphène, ces matériaux sont constitués de couches de quelques atomes d’épaisseur. Mais contrairement au graphène, les couches sont constitués de carbures, nitrures ou carbonitrures de métaux de transition. Par conséquent, les MXènes ouvrent plusieurs nouvelles pistes de recherche prometteuses sur les matériaux 2D.
Quelques unes de mes publications sur les phases MAX
Dislcoation modelling in Ti2AlN MAX phase based on the Pierls-Nabarro model.
K. Gourriet, P. Carrez, P. Cordier, A. Guitton, A. Joulain, L. Thilly, C. Tromas
PHILOSOPHICAL MAGAZINE, 2015, 95 (23), 2539–2552
DOI: 10.1080/14786435.2015.1066938
Evidence of dislocation cross-slip in MAX phase deformed at high temperature.
A. Guitton, A. Joulain, L. Thilly, C. Tromas
SCIENTIFIC REPORTS, 2014, 4 (6358)
DOI: 10.1038/srep06358
Effect of microstructure anisotropy on the deformation of MAX polycrystals studied by in-situ compression combined with neutron diffraction.
A. Guitton, S. Van Petegem, C. Tromas, A. Joulain, H. Van Swygenhoven, L. Thilly
APPLIED PHYSICS LETTERS, 2014, 24 (241910)
DOI: 10.1063/1.4884601
Pressure-enforced plasticity in MAX phases: from single grain to polycrystal investigation.
G.P. Bei, A. Guitton, A. Joulain, V. Brunet, S. Dubois, L. Thilly, C. Tromas
PHILOSOPHICAL MAGAZINE, 2013, 93 (15), 1784–1801
DOI: 10.1080/14786435.2012.755272
Dislocation analysis of Ti2AlN deformed at room temperature under confining pressure.
A. Guitton, A. Joulain, L. Thilly, C. Tromas
PHILOSOPHICAL MAGAZINE, 2012, 92 (36), 4536–4546
DOI: 10.1080/14786435.2012.715250
Mécanismes de déformation des phases MAX : une approche expérimentale multiéchelle.
A. Guitton
PhD Thèse, Université de Poitiers, 2013
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