UJ
Ulf Jansson
Author with expertise in Ceramic Materials and Processing
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(83% Open Access)
Cited by:
2,852
h-index:
56
/
i10-index:
187
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

The M+1AX phases: Materials science and thin-film processing

Per Eklund et al.Aug 7, 2009
This article is a critical review of the Mn + 1AXn phases (“MAX phases”, where n = 1, 2, or 3) from a materials science perspective. MAX phases are a class of hexagonal-structure ternary carbides and nitrides (“X”) of a transition metal (“M”) and an A-group element. The most well known are Ti2AlC, Ti3SiC2, and Ti4AlN3. There are ~ 60 MAX phases with at least 9 discovered in the last five years alone. What makes the MAX phases fascinating and potentially useful is their remarkable combination of chemical, physical, electrical, and mechanical properties, which in many ways combine the characteristics of metals and ceramics. For example, MAX phases are typically resistant to oxidation and corrosion, elastically stiff, but at the same time they exhibit high thermal and electrical conductivities and are machinable. These properties stem from an inherently nanolaminated crystal structure, with Mn + 1Xn slabs intercalated with pure A-element layers. The research on MAX phases has been accelerated by the introduction of thin-film processing methods. Magnetron sputtering and arc deposition have been employed to synthesize single-crystal material by epitaxial growth, which enables studies of fundamental material properties. However, the surface-initiated decomposition of Mn + 1AXn thin films into MX compounds at temperatures of 1000–1100 °C is much lower than the decomposition temperatures typically reported for the corresponding bulk material. We also review the prospects for low-temperature synthesis, which is essential for deposition of MAX phases onto technologically important substrates. While deposition of MAX phases from the archetypical Ti–Si–C and Ti–Al–N systems typically requires synthesis temperatures of ~ 800 °C, recent results have demonstrated that V2GeC and Cr2AlC can be deposited at ~ 450 °C. Also, thermal spray of Ti2AlC powder has been used to produce thick coatings. We further treat progress in the use of first-principle calculations for predicting hypothetical MAX phases and their properties. Together with advances in processing and materials analysis, this progress has led to recent discoveries of numerous new MAX phases such as Ti4SiC3, Ta4AlC3, and Ti3SnC2. Finally, important future research directions are discussed. These include charting the unknown regions in phase diagrams to discover new equilibrium and metastable phases, as well as research challenges in understanding their physical properties, such as the effects of anisotropy, impurities, and vacancies on the electrical properties, and unexplored properties such as superconductivity, magnetism, and optics.
0

Transitions in European land-management regimes between 1800 and 2010

Martin Jepsen et al.Aug 24, 2015
Land use is a cornerstone of human civilization, but also intrinsically linked to many global sustainability challenges—from climate change to food security to the ongoing biodiversity crisis. Understanding the underlying technological, institutional and economic drivers of land-use change, and how they play out in different environmental, socio-economic and cultural contexts, is therefore important for identifying effective policies to successfully address these challenges. In this regard, much can be learned from studying long-term land-use change. We examined the evolution of European land management over the past 200 years with the aim of identifying (1) key episodes of changes in land management, and (2) their underlying technological, institutional and economic drivers. To do so, we generated narratives elaborating on the drivers of land use-change at the country level for 28 countries in Europe. We qualitatively grouped drivers into land-management regimes, and compared changes in management regimes across Europe. Our results allowed discerning seven land-management regimes, and highlighted marked heterogeneity regarding the types of management regimes occurring in a particular country, the timing and prevalence of regimes, and the conditions that result in observed bifurcations. However, we also found strong similarities across countries in the timing of certain land-management regime shifts, often in relation to institutional reforms (e.g., changes in EU agrarian policies or the emergence and collapse of the Soviet land management paradigm) or to technological innovations (e.g., drainage pipes, tillage and harvesting machinery, motorization, and synthetic fertilizers). Land reforms frequently triggered changes in land management, and the location and timing of reforms had substantial impacts on land-use outcomes. Finally, forest protection policies and voluntary cooperatives were important drivers of land-management changes. Overall, our results demonstrate that land-system changes should not be conceived as unidirectional developments following predefined trajectories, but rather as path-dependent processes that may be affected by various drivers, including sudden events.
0
Paper
Citation313
0
Save
0

The effect of laser scanning strategies on texture, mechanical properties, and site-specific grain orientation in selective laser melted 316L SS

Jithin Marattukalam et al.Jun 3, 2020
Selective laser melting has been used to demonstrate the striking effect of laser scanning strategies on the crystalline texture in 316L SS. The aligned crystal orientation along the tensile direction (Z-axis) could be varied using the scanning strategy. A strong 〈100〉 single crystalline-like texture is obtained in the direction of the laser scan and a 〈110〉 texture was observed in the build direction when using a bidirectional scan without rotation. Fiber texture was observed along the tensile direction when the bi-directional laser scanning vectors were rotated by 67° (Rot-scan) for each layer. The study highlights a correlation between laser scanning strategies with resulting textures, microstructure, and mechanical properties in as-printed bulk 316L SS. The hardness, Young's modulus, and ultimate tensile strength were significantly influenced by the final microstructure, crystallographic texture, and porosity. Furthermore, the applied laser scanning strategies made it possible to tailor crystallographic textures locally within the component. This was demonstrated by printing characters with a fiber texture, in a matrix with ⟨100⟩ texture parallel to the Z-axis.
0

The Crystal Structure of Al4SiC4 Revisited

Chin Ong et al.May 27, 2024
Al4SiC4 is a ternary wide-band-gap semiconductor with a high strength-to-weight ratio and excellent oxidation resistance. It consists of slabs of Al4C3 separated by SiC layers with the space group of P63mc. The space group allows Si to occupy two different 2a Wykoff sites, with previous studies reporting that Si occupies only one of the two sites, giving it an ordered structure. Another hitherto unexplored possibility is that Si can be randomly distributed on both 2a sites. In this work, we revisit the published ordered crystal structure using experimental methods and density functional theory (DFT). Al4SiC4 was synthesized by high-temperature sintering at 1800 °C from a powder mixture of Al4C3 and SiC. Neutron diffraction confirmed that Al4SiC4 crystallized with the space group of P63mc, with diffraction patterns that could be fitted to both the ordered and the disordered structures. Scanning transmission electron microscopy, however, provided clear evidence supporting the latter, with DFT calculations further confirming that it is 0.16 eV lower in energy per Al4SiC4 formula unit than the former. TEM analysis revealed Al vacancies in some of the atomic layers that can introduce p-type doping and direct band gaps of 0.7 and 1.2 eV, agreeing with our optical measurements. Finally, we propose that although the calculated formation energy of the Al vacancies is high, the vacancies are stabilized by entropy effects at the high synthesis temperature. This indicates that the cooling procedure after high-temperature synthesis can be important in determining the vacancy content and the electronic properties of Al4SiC4.