A theoretical investigation of the effect of Ga alloying on thermodynamic stability, electronic-structure, and oxidation resistance of Ti2AlC MAX phase

化学稳定性 三元运算 材料科学 热力学 吉布斯自由能 晶体结构 电子结构 化学键 人口 物理化学 化学 结晶学 计算化学 物理 人口学 有机化学 社会学 程序设计语言 计算机科学
作者
Daniel Sauceda,Prashant Singh,Raymundo Arróyave
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41598-022-17365-y
摘要

Abstract We present a systematic investigation of thermodynamic stability, phase-reaction, and chemical activity of Al containing disordered Ti 2 (Al-Ga)C MAX phases using machine-learning driven high-throughput framework to understand the oxidation resistance behavior with increasing temperature and exposure to static oxygen. The A-site (at Al) disordering in Ti 2 AlC MAX (M=Ti, A=Al, X=C) with Ga shows significant change in the chemical activity of Al with increasing temperature and exposure to static oxygen, which is expected to enable surface segregation of Al, thereby, the formation of Al 2 O 3 and improved oxidation resistance. We performed in-depth convex hull analysis of ternary Ti–Al–C, Ti–Ga–C, and Ti–Al–Ga–C based MAX phase, and provide detailed contribution arising from electronic, chemical and vibrational entropies. The thermodynamic analysis shows change in the Gibbs formation enthalpy (Δ G form ) at higher temperatures, which implies an interplay of temperature-dependent enthalpy and entropic contributions in oxidation resistance Ga doped Ti 2 AlC MAX phases. A detailed electronic structure and chemical bonding analysis using crystal orbital Hamilton population method reveal the origin of change in phases stability and in oxidation resistance in disorder Ti 2 (Al 1−x Ga x )C MAX phases. Our electronic structure analysis correlate well with the change in oxidation resistance of Ga doped MAX phases. We believe our study provides a useful guideline to understand to role of alloying on electronic, thermodynamic, and oxidation related mechanisms of bulk MAX phases, which can work as a precursor to understand oxidation behavior of two-dimensional MAX phases, i.e., MXenes (transition metal carbides, carbonitrides and nitrides).
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
wjh发布了新的文献求助10
1秒前
colddie发布了新的文献求助10
1秒前
乔乔完成签到,获得积分20
1秒前
Bellamie发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
JamesPei应助一晃儿采纳,获得30
2秒前
2秒前
千冬完成签到,获得积分10
2秒前
科研通AI2S应助xiaofan采纳,获得10
3秒前
3秒前
曾广志发布了新的文献求助10
3秒前
FashionBoy应助ihuhiu采纳,获得10
5秒前
5秒前
忐忑的如冰完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
今后应助扶桑采纳,获得10
6秒前
朱灭龙完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
劲秉应助阔达的小馒头采纳,获得10
9秒前
大好人完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
薛凡完成签到,获得积分20
10秒前
10秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
无名老大应助科研通管家采纳,获得20
12秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
从容芮应助科研通管家采纳,获得50
13秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
哈哈哈666发布了新的文献求助10
13秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Востребованный временем 2500
Aspects of Babylonian celestial divination : the lunar eclipse tablets of enuma anu enlil 1500
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 1000
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3459588
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3053915
关于积分的说明 9039460
捐赠科研通 2743281
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1504749
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 695392
邀请新用户注册赠送积分活动 694685