Russian Journal of General ChemistryRussian Journal of General ChemistryЖурнал общей химии0044-460X3034-5596The Russian Academy of Sciences69947810.7868/S3034559625110164ArticlesСтатьиResearch ArticleSelf-Propagating High Temperature Synthesis of MAX Phases of Ti-Al-C System with Addition of B4CСАМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ МАХ-ФАЗ СИСТЕМЫ Ti-Al-C ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ B4Chttps://orcid.org/0000-0002-3063-4317StolinP. AСтолинП. А-https://orcid.org/0000-0003-0678-3379BazhinaA. DБажинаА. Дarina@ism.ac.ruNazarkoI. AНазарькоИ. А-KulikovaA. EКуликоваА. Е-https://orcid.org/0009-0004-6668-8300IvanovA. SИвановА. С-https://orcid.org/0000-0002-7498-428XAntipovM. SАнтиповМ. С-HomenkoN. YuХоменкоН. Ю-Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science Russian Academy of Sciences (ISMAN)Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения имени А. Г. Мержанова Российской академии наук (ИСМАН)151120259511-12VOL 95, NO11-12 (2025)ТОМ 95, №11-12 (2025)60861525122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-460X/article/view/699478

In this work self-propagating high-temperature synthesis was used to obtain Ti-Al-C system MAX phases in situ reinforced with TiB2 and TiC, from B4C, and powders of titan, aluminum and soot, the following reaction mechanisms were identified. During the synthesis on the air, the formation of nitride phases TiN and Ti2AlN was registered in synthesized material. The possibility of formation of ternary carbide with stoichiometry of Ti3AlC with cubic antiperovskite structure was demonstrated. Characteristic thermograms, acquired during synthesis and following deformation of investigated materials, are presented.

В работе представлен самораспространяющийся высокотемпературный синтез MAX-фаз на основе Ti-Al-C, in situ упрочненных частицами TiB2 и TiC при использовании борсодержащего компонента B4C, и исходных порошков титана, алюминия и сажи, установлены соответствующие маршруты химических реакций. Установлено, что при проведении синтеза на воздухе в синтезированном материале дополнительно формируются нитридные фазы TiN и Ti2AlN. Показана возможность получения тройного карбида со стехиометрией Ti3AlC, имеющего кубическую антиперовскитную структуру. Представлены характерные термограммы, возникающие при синтезе и последующем деформировании изучаемых составов.

self-propagating high temperature synthesiscombustion synthesisMAX phaseboron carbidedeformationсамораспространяющийся высокотемпературный синтезгорениеMAX-фазакарбид борадеформированиеИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (№ 25-69-00056, https://rscf.ru/project/25-69-00056).Sokol M., Natu V., Kota S., Barsoum M.W. // Trends Chem. 2019. Vol. 1. N 2. P. 210. doi 10.1016/J.TRECHM.2019.02.016Gonzalez-Julian J. // J. Am. Ceram. Soc. 2021. Vol. 104. P. 65. doi 10.1111/jace.17544Akhlaghi M., Salahi E., Tayebifard S.A., Schmidt G. // Synth. Sinter. 2022. Vol. 2. N 3. P. 138. doi 10.53063/synsint.2022.2383Sun W., Shi Y., Wu C., Wei X., Zhang Y., Li G., Chen L., Ma C., Sun Z.M., Zhang P., Ding J. // J. Mater. Res. Technol. 2023. Vol. 27. P. 1968. doi 10.1016/j.jjmrt.2023.10.057Kang X., Pu Z., Zheng M., Wu J., Xiang J., Wu F., Liu C. // J. Alloys Compd. 2024. Vol. 1008. N 9. P. 176862. doi 10.1016/j.jallcom.2024.176862Shichalin O.O., Ivanov N.P., Seroshtan A.I., Nadaraia K.V., Simonenko T.L., Gurin M.S., Komakova Z.E., Shchitovskaya E.V., Barkhudarov K.V., Tsygankov D.K., Rinchinova V.B., Fedorets A.N., Buravlev I.Y., Ognev A.V., Papynov E.K. // Ceram. Int. 2024. Vol. 50. N 24. P. 53120. doi 10.1016/j.ceramint.2024.10.161Nian Y., Zhang Z., Yang S., Liu M., Zhang K., Zhou X. // Vacuum. 2024. Vol. 224. doi 10.1016/j.vacuum.2024.113158Min X., Xu G., Mei B. // Adv. Mater. Res. 2009. Vol. 66. P. 53. doi 10.4028/www.scientific.net/AMR.66.53Wang W., Xu J., Ma K., Zhang Y., Li Y., Xue W., Duan D., Zuo J., Zhu P., Li M. // Tribol. Int. 2025. Vol. 212. doi 10.1016/j.triboint.2025.110985Wang X.H., Zhou Y.C. // J. Mater. Sci. Technol. 2010. Vol. 26. N 5. P. 385. doi 10.1016/S1005-0302(10)60064-3Yang J., Tan S., Xiao G., Wang B., Jiang W., Yang X., Zhang H. // Ceram. Int. 2024. Vol. 50. N 20. P. 39975. doi 10.1016/j.ceramint.2024.07.381Li D., Liu C., Liu Y., Zhou L., Wang K., Wang L., Wang R. // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 2024. Vol. 125. doi 10.1016/j.ijrmhm.2024.106904Li D., Liu Y., Liu C., Zhou L., Wang K., Hu Y., Wang R. // Ceram. Int. 2025. Vol. 51. N 3. P. 3432. doi 10.1016/j.ceramint.2024.11.320Чижиков А.П., Константинов А.С., Бажин П.М. // ЖНХ. 2021. Т. 66. N 8. С. 1002Лепакова О.К., Терехова О.Г., Костикова В.А., Кингар В.Д. // Химия в интересах устойчивого развития. 2004. Т. 12. № 4. С. 459Лапшин О.В., Болдырев Е.В., Болдырев В.В. // ЖНХ. 2021. Т. 66. № 3. С. 402Bazhin P.M., Kovalev D.Yu., Lugirina M.A., Averichev O.A. // Int. J Self-Propag. High-Temp. Synth. 2016. Vol. 25. N 1. P. 30. doi 10.3103/S1061386216010027Zhang W., Gao L., Li J., Yang B., Jin Y. // Ceram. Int. 2011. Vol. 37. N 3. P. 783. doi 10.1016/j.ceramint.2010.10.019Zhang W. // Nanotechnol. Rev. 2023. Vol. 12. N 1. P. 20220571. doi 10.1515/ntrev-2022-0571.Корниенко Е.Е., Кузьмин В.И., Ложкин В.С. // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2017. № 3(76). С. 42Gudym T.S., Khabirov R.R., Krutskii Y.L., Cherkasova N.Yu., Anisimov A.G., Semenov A.O. // Inorg. Mater. 2024. Vol. 60. P. 1496. doi 10.1134/S0020168525700177Hou B., Wang A., Liu P., Xie J. // Nanotechnol. Rev. 2023. Vol. 12. N 1. P. 20220510. doi 10.1515/ntrev-2022-0510Du Y. // Chin. Phys. Lett. 2009. Vol. 26. N 11. doi 10.1088/0256-307X/26/11/117102Cтолин А.М., Бажин П.М., Константинов А.С., Алымов М.И. // Докл. АН. 2018. Т. 480. № 6. С. 681Bazhin P.M., Stolin A.M., Konstantinov A.S., Kostitsyna E.V., Ignatov A.S. // Mater. 2016. Vol. 9. N 12. P. 1027. doi 10.3390/ma9121027