作为一类十分重要的新型陶瓷材料，三元层状化合物一直被材料研究工作者所关注。通式为M_n+1AX_n（MAX）的这类三元层状化合物的结构相似，其中M为早期的过渡金属，A表示的是同一族的元素（绝大多的情况为ⅢA和ⅣA族），而X是C或N。在这类化合物中，过渡金属的碳化物或氮化物层的密排面和纯A组元素层交叉存在。在M₂AX相中，每三层就有一层纯A组元素层。代表化合物有Ti₂AlN和Ti₂AlC。Ti₂AlN的晶体结构为六方晶系，空间群为P6₃／mmc（这为MAX系所共有），既具有金属的性能，在常温下，有很好的导热性能和导电性能，有较低的维氏显微硬度和较高的弹性模量和剪切模量，像金属一样可进行机械加工，并在较高温下具有塑性，同时它又具有陶瓷的性能，有较高的屈服强度、高熔点、高热稳定性和良好的抗氧化性能。虽然同时作为M₂AX相（又称为H相）中典型代表化合物，但是由于Ti₂AlN所处的Ti-Al-N系的化合物较多，有Ti₂AlN、Ti₃Al₂N₂、Ti₃AlN₂和Ti₄AlN₃等之多，生成的Ti₂AlN伴随有大量附产物，难以做到可控合成，同时但由于合成技术的限制，一直没有得到理想的结果。所以和Ti₂AlC相比，有关Ti₂AlN的研究少之又少。到目前为止，已报道的有关Ti₂AlN制备的方法均采用热等静压的方法，但是合成时间长，成本相对其他同类材料高。因此本文探索性地研究了Ti₂AlN的制备，得到了高纯度块体Ti₂AlN的简便方法。同时对制备材料的微观结构，力、电、热性能，以及高温氧化性能进行了研究。30MPa压力，Ar保护气氛下，热压摩尔比为n（TiN）：n（Ti）：n（Al）=1.0：1.0：1.0的混合粉末可以得到单质致密的Ti₂AlN块体材料。同时，以相同的摩尔比的混合粉末用SPS设备可以得到更致密的单质Ti₂AlN块体材料。同时对不同温度的产物的XRD图的相成分分析，知道Ti-Al-TiN系统的反应大致可分为两个阶段：热压温度在900℃之前，Ti和Al的反应生成TiAl金属间化合物；烧结温度达到900℃以后，TiAl金属间化合物和TiN反应合成Ti₂AlN材料。通过保温阶段，三元Ti₂AlN长成层状多晶结构，同时材料致密化。在第四章中，研究了Ti₂AlN材料的部分力学性能、电性能以及常温下在酸和稀氢氧化钠溶液中的腐蚀行为。晶粒尺寸为10～15μm的Ti₂AlN材料的弯曲强度，断裂韧性和Vickers硬度分别为300MPa，4.5MPa·m^1/2，4.0GPa。低硬度和抗破坏能力保证了陶瓷中很少见的可加工性。同时Ti₂AlN材料具有良好的导电性能，在25℃时的电导率为3.2×10⁶S·m^-1。电阻率随温度的升高而变大，具有典型的金属导体特征，其抗酸腐蚀能力与同类的Ti₃SiC₂材料差别不大。在第五章中，通过氧化增重实验（TGA），X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）对制备材料的高温氧化行为进行了研究。Ti₂AlN在800～1000℃的空气中恒温氧化20h和在800～1000℃空气中循环氧化30次都符合抛物线规律。计算的氧化活化能为614.93kJ／mol。氧化试样中的制备缺陷和杂质相TiN使氧化增重上升。氧化试样表面形成的由α-Al₂O₃和TiO₂的氧化膜是材料具有优异的抗高温氧化性能。总的说来，氧化过程由Al³⁺，Ti⁴⁺的向外扩散和O^2-的向内扩散组成。Al³⁺和Ti⁴⁺的快速扩散，会使氧化层与基体交界处形成由气孔，裂纹等组成的缺陷层。这种缺陷层通常会阻碍Ti⁴⁺和Al³⁺向外扩散，但不能阻止O^2-向内扩散。这种氧化行为使试样表面可形成连续的α-Al₂O₃和TiO₂。