Zn-Mg-RE及Ag-In-Yb合金准晶的近似晶体相

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通过电子显微学、粉末X射线衍射及单晶X射线衍射等手段,确认了Zn-Mg-RE(RE=Y,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb,Tb)合金系中与二十面体准晶i相相关的三组六角相,分别是(Zn,Mg)58RE13,α=14.2-14.4 (?);c=14.0-14.3 (?);H-(Zn,Mg)5RE相,α=8.9-9.1 (?),c=9.2-9.4 (?);Z-Zn6Mg3RE相,α≈14.6 (?),c≈8.7 (?)。这三组六角相中都含有大量的二十面体结构块,其中在<100>方向都存在有两个或四个穿插连接的I(2P)或I(4P)原子团,在[001]方向都包含有两个共面连接的、具有不同高度的二十面体原子团I(2F)。另外通过选区电子衍射的方法在Zn-Mg-Y合金中还发现一个总是与H-(Zn,Mg)5Y相共生在一起的六角H’相,它们的点阵常数具有如下关系αH’=α-H,cH’≈2cH。H和H’相具有严格平行的位相关系,它们对应的晶带轴取向平行。通过分析对照两者的[100]高分辨像,发现都具有平行四边形的结构块,结构块的结点像点代表了二十面体的中心位置。它们的平行四边形底边大小一样,另一边是近似两倍的关系。据此提出了H’相可能的结构模型:它在<100>方向同样由I(2P)二十面体原子团连接,[001]方向则是由I(4F)二十面体原子团连接。借助于选区电子衍射、DSC、SEM和粉末X射线衍射等手段,仔细研究了三元Zn-Mg(<40at.%)-Y(<20at.%)合金系相图,测定了600℃和500℃的等温截面相图和截面相图上二十面体准晶i相,六角(Zn,Mg)58Y13,H-(Zn,Mg)5Y和Z-Zn6Mg3Y相的单相区。单相区表明四个相中Mg的含量都有一个较大范围的浮动。结构上,可以认为(Zn,Mg)58Y13和H-(Zn,Mg)5Y相分别是用Mg元素逐步取代二元的六角相Zn58Y13,Zn5Y相中的Zn元素得到,也就是说,它们是对应二元相的同构体。此外,还通过SEM的方法分析了这四个相之间的转变关系,并且在Zn-Mg-Ho/Er合金系中也发现有类似的反应关系。用选区电子衍射的方法,在AgxInxYb16-12合金中依次发现了二十面体准晶及其相应的以τ2、τ膨胀的2/1、1/1立方近似晶体相,并用单晶X光衍射的方法得到了2/1近似晶体相的结构模型。它的基本的结构单元可以描述成多壳层的、由102(1+12+(20+9)+60)个原子构成的伪Bergman原子团。通常构成准晶的Bergman原子团的四层依次是内层小二十面体、五角十二面体、外层大二十面体和截顶二十面体(足球多面体),相比较之下,在这个2/1近似晶体相结构外层的大二十面体对称的缺失了3个原子,破坏了结构块的二十面体对称性。因此它的结构单元与通常的105个原子或104个原子构成的Bergman原子团有所不同,这表明Ag-In-Yb合金中准晶有着不同的结构特点。
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