金属双极板作为质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的核心构件，直接决定电池的制造成本和性能，然而在高温及酸性工作环境下，双极板的腐蚀溶解会导致其电导率和耐蚀特性急剧下降。在众多的防护涂层中，M_n+1AXn相（MAX相）涂层是一大类热力学稳定、具有密排六方结构的层状高性能陶瓷材料，独特层状结构和成键特征，使其兼优异导电、耐腐蚀、高温抗氧化等特性。然而，MAX相涂层的成相温度区间窄，路径复杂，高纯度MAX相涂层的低温制备及其极板表面的导电耐蚀机制尚不明确。于是，我们通过原位TEM技术研究了Cr-Al-C涂层的成相过程，揭示了非晶态优先形成低形成焓的Cr₂C，Al原子在热驱动力作用下扩散再形成Cr₂AlC的成相机制。随后，采用电弧复合磁控溅射结合退火技术分别得到了不同晶化程度和不同择优取向的Cr₂AlC MAX相涂层，并研究了其在PEMFC工作环境下的导电与耐蚀性能。研究结果表明，所有的Cr₂AlC涂层均能显著改善不锈钢316L的性能，其界面接触电阻最低值为3.16 mΩ·cm²，最低腐蚀电流密度为2×10^-2 μA cm^-2。模拟计算表明优异的导电性能归因于Cr₂AlC MAX相在费米能级处有较高的电子态密度；良好的耐腐蚀性能是由于在极化测试后，涂层表面形成了钝化膜，钝化膜的形成对基体起到保护作用，从而提高了耐蚀性能。然而，长时间工况下，钝化膜的形成会导致界面接触电阻增高，基于Sn固溶涂层腐蚀后可形成良好导电性的SnO2钝化膜，我们提出Ti2(Al1-xSnx)C固溶体MAX相的设计制备，并研究了其导电耐蚀性能。相关结果不仅有助于设计和发展新型导电耐蚀一体的MAX相涂层材料新体系，也将为发展高性能PEMFCs双极板材料提供重要支撑。
 

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