Al-Cr-（Si）合金系中准晶及其近似晶体相的结构研究

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1、摘要本文对富Al且Si≤15at．％的A1．Cr一(Si)合金系中的准晶及近似相进行了系统的研究。用电子探针、DSC、单晶x射线衍射和TEM相结合的办法确认了Al—Cr二元合金系中两个成分非常靠近但一直未能区分的T1．AlllC02相和￡．A14Cr相。确认T1一A1llCr2相为正交相，e-A14Cr相为六方相。同时对Al—cr二元合金系中0．A145Cr7单斜相提出了一个更合理的单胞结构：口=2．0595nm，b=0．7574nm，C=1．0949nrn，B=107．34。。新的单斜单胞有更短的d和更小的p角，接近1080的p角与(OLO)层块中Cr3二十面体的五边形内角能更

2、好的对应上。首次在A1．Cr-Si三元合金系中发现了周期为1．24nln和3．72nin的两种稳定十次准晶。用选区电子衍射和高分辨像等手段，确定了A1一Cr-(Si)合金系中的16个准晶近似相，其中的7个准晶近似相为新相，它们是：六方t(“)相，六方∥相和正交￡”相，以及周期为3．72nln的正交(2／1，2／1)，(1／1，3／2)，(2／1，312)j：N701口=2．29nm，c=3．71rim，6=108。的单斜相。高分辨像表明，十次准晶近似相的基本结构单元是由两圈各十个亮像点组成的同心十边形原子团簇。这种原子团簇之间的连接只有五种连接形式，它们可以归为两大类，这两大类五

3、种连接的各种组合就可以形成准晶和各种类型的近似相。同时，这些同心十边形原子团簇之间可以重叠，是对Gummelt提出的覆盖模型在实验上的又一有力证据。从高分辨像出发，分别用十边形，五角形以及扁六边形和船形构筑了五种十次准晶近似相的各三种平面结构模型。用电子晶体学的方法提出了六方肛’相的结构模型，用x光单晶衍射的方法得到了六方t(山相的结构模型。分析了晶格常量a呈T倍关系的p、H、“(“’)、和T(“)六方相的结构，这里t=(1+,／5)／2，为黄金分割数。发现这些六方相的PFP层块中二十面体相互穿插，分别有2、4、(4+2，3+3)和(4+4+2，3+3+4)这几种组合，形成长度呈

4、T倍膨胀的二十面体链，这些二十面体链沿<100>方向延伸且单胞内的长度比与这几个六方相的点阵常数a之比一致，均为t。总结了六方准晶近似相的一般规律：六方准晶近似相可以根据其[001]带轴上强衍射点的位置分为--}oe类型，并指出f001]带轴上强衍射点列所在的位置是由(001)层块中二十面体链的方向决定的。用x光单晶衍射的方法成功解析了简单正交8’一(Al，Si)4Cr相的结构。简单正交￡’一(AI，Si)4Cr相的结构与底心正交￡一A14Cr相的结构很相似，可以看成是正交￡一A14Cr相的一个有序变体。分析了正交￡’(￡)相与六方肛相之间的结构关系，指出正交￡’(￡)相中二十面

5、体链互成60。角是它们表现出伪六方特性的原因。分析了成分接近(Al，Si)4Cr的五个准晶近似相之间的关系：它们的成分相近，而且晶格常量相关，空间群有母子群关系，[0011带轴上强衍射点有呈六次对称的相似分布，结构上也相互关联，可以把它们归为(A1，Si)。Cr家族。关键词：准晶，准晶近似相，A卜Cr_(si)合金，二+面体，晶体结构，透射电子显微学AbstractThequasicrystalsandtheirapproximantsinA1-richA1一Cr一(Si、alloyswithaSicontent≤15at．％havebeenstudied．Twointermet

6、allicphases：T1一AlllCr2and8-A14CrinAI—Cralloysystem，whichalmosthavethesamecompositionandwerenotdistinguishedinthepast，havebeenconfirmedbythecombinationmethodsofEMPA，DSCandXRDofsinglecrystal．T1一AlnCr2isanorthorhombicphasewhereass-A14Crisahexagonalone．Anewmonocliniceelloftheintermetalliccompound

7、A14sCr7waschosenwith口=2．0595nnl，b=O．7574n／n，c21．0949nlnandB2107．340．ThenewmonocliniccellhasthesamespacegroupC2／mandunit—cellvolumeastheoldone，buthasasmalleraparameterandalsoasmallerBangleFurthermore，thepangleisverycloseto1080ofthepentagonsint