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机械润滑材料MAX相氮化物Ti2Al N和Ti4Al N3材料,其晶体结构是由Tin+1Nn片层与Al原子面交替堆垛排列而成,这种层状结构和独特的价键特性,使其具有较好的自润滑性能和耐辐照损伤性能,又具备金属和陶瓷的优异性能,因而是潜在的机械润滑材料和核燃料包壳结构材料。本文首先通过微波烧结法合成了Ti2Al N和Ti4Al N3材料。在微波烧结条件下,制备得到纯的带有取向生长的Ti2Al N,研究了烧结工艺和反应路径,以及取向生长机理;Ti4Al N3,则研究了在微波烧结条件下烧结工艺和初始原料对最终成相的影响。最后,将制得的纯相,再采用放电等离子体法以适当的烧结工艺分别对Ti2Al N和Ti4Al N3致密化烧结成型。研究了其微观结构,物理性能,摩擦磨损性能,并尝试用HF腐蚀Ti2Al N和Ti4Al N3材料;同时对合成的Ti2Al N和Ti4Al N3材料开展了在70 ke V He离子束辐照实验研究,从微观结构及模拟方面探究了其辐照损伤结构演变。在室温测得的Ti2Al N和Ti4Al N3这二种致密化材料的基本物理性能与文献报道相吻合。Ti2Al N和Ti4Al N3这二种材料在稳定磨损阶段的摩擦系数均相近,其摩擦磨损机制类似。在Ti2Al N中没有取向的表面的耐磨性相对于有取向的表面要好。此外,Ti4Al N3的摩擦磨损性能要优于Ti2Al N。研究发现Ti4Al N3比Ti2Al N相在HF中更为稳定,其中Ti4Al N3相有望用来制备二维氮化物片层材料。利用70 ke V He离子对所合成的Ti2Al N和Ti4Al N3材料开展了辐照损伤实验研究。发现目前报道的MAX相在辐照条件下的结构转变机制不能解释辐照后Ti2Al N和Ti4Al N3的结构转变。在低剂量下,Ti2Al N和Ti4Al N3基本相似,它们的电子衍射模拟结果与实验结果均并不相符。在较高剂量下,不同于Ti2Al N的是,Ti4Al N3的微观结构并没有发生明显的退化,仍然保持了在较低剂量辐照下的微观结构,并不形成孪晶的FCC结构。