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On the determination of the thermal shock parameter of MAX phases: A combined experimental-computational study

热冲击 材料科学 最大相位 热膨胀 热力学 热的 溅射沉积 休克(循环) 退火(玻璃) 复合材料 从头算 溅射 纳米技术 陶瓷 化学 薄膜 物理 医学 内科学 有机化学
作者
Matej Fekete,Clio Azina,Pavel Ondračka,Lukas Löfler,Dimitri Bogdanovski,Daniel Primetzhofer,Marcus Hans,Jochen M. Schneider
出处
期刊:Journal of The European Ceramic Society [Elsevier BV]
卷期号:43 (13): 5484-5492 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2023.05.007
摘要

Thermal shock resistance is one of the performance-defining properties for applications where extreme temperature gradients are required. The thermal shock resistance of a material can be described by means of the thermal shock parameter RT. Here, the thermo-mechanical properties required for the calculation of RT are quantum-mechanically predicted, experimentally determined, and compared for Ti3AlC2 and Cr2AlC MAX phases. The coatings are synthesized utilizing direct current magnetron sputtering without additional heating, followed by vacuum annealing. It is shown that the RT of both Ti3AlC2 and Cr2AlC obtained via simulations are in good agreement with the experimentally obtained ones. Comparing the MAX phase coatings, both experiments and simulations indicate superior thermal shock behavior of Ti3AlC2 compared to Cr2AlC, attributed primarily to the larger linear coefficient of thermal expansion of Cr2AlC. The results presented herein underline the potential of ab initio calculations for predicting the thermal shock behavior of ionically-covalently bonded materials.
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