Особенности локальной структуры квазикристаллов системы Al-Cu-Fe

• Автор: Ракшун, Яков Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

1. Введение

2. Литературный обзор

2.1. Типы квазикристаллических структур

• 2.2. Физические свойства квазикристаллов

2.3. Моделирование квазикристаллического порядка

^ 2.3.1. Метод проекций

2.3.2. Метод упаковки

2.3.3. Метод приближений

2.4. Дефекты в квазикристаллах

2.5. Методы исследования структуры квазикристаллов

2.5.1. Исследование поверхности квазикристаллов

2.5.2. Объемные дифракционные исследования
2.5.3. Локальные методики в объеме
® 2.6. Квазикристалл АЮиРе
2.7. Заключение к главе 2
3. Экспериментальные методы
3.1. Основы ЕХАРЗ-спектроскопии
3.2. ЕХАРЗ-спектрометр
3.3. Методика анализа ЕХАРЗ-спектров
3.4. Основы ХА13ЕЗ-спектроскопии
3.5. Методика анализа ХАКЕЗ-спектров
3.6. Приготовление образцов квазикристалла АЮиРе
3.7. Рентгенодифракционный анализ образцов квазикристалла АЮиРе. 57 А 3.8. Заключение к главе 3

4. Исследование локальной структуры тройных сплавов АЮиРе с помощью ЕХАЕЗ-спектроскопин
4.1. ЕХАРЗ-анализ кристалла-префазы А1б5Си22ре1з
4.2. Сравнительный ЕХАРЗ-анализ кристаллов и квазикристаллов А1б5Си22Ре13- ■
4.3. Сравнительный ЕХАРЗ-анализ системы квазикристаллов А1-Си-Ре в диапазоне температур 20 — 300 К
4.4. Модель перехода кристалл-квазикристалл на основе данных
? ЕХАРЗ-анализа

4.5. Заключение к главе 4
5. Исследование тройных сплавов А1СиЕе с помощью ХА^ЕБ-спектроскопии
5.1. Результаты ХАЫЕЗ-анализа префазы и квазикристаллов и обсуждение результатов
5.1.1. ХАМЕЗ-исследования на К-крае Си
5.1.2. ХАКЕЗ-исследования на К-крае Ее
5.1.3. Модель перехода кристалл-квазикристалл на основе совместного ХАЕЗ-анализа,
5.2. Заключение к главе 5
6. Заключение
Литература

1. ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы.
Квазикристаллы (квазипериодические 1фисталлы) образуют новый класс твердых тел, свойства которых не укладываются в рамки классической кристаллографии. По степени и характеру упорядочения квазикристаллы занимают место между кристаллическими и аморфными материалами. Их атомная структура отвечает вращательной симметрии, запрещенной в "классической" кристаллографии (например, наблюдаются оси симметрии пятого порядка), т.е. она несовместима с периодичностью. Несмотря на отсутствие трансляционной симметрии, в квазикристаллах наблюдается дальний порядок, о чем свидетельствуют острые максимумы на дифрактограммах. Такой тип дальнего порядка получил название квазипериодического [1].
Квазикристаллы обладают микротвердостью, сравнимой с микротвердостью металлических стекол, а по своим антифрикционным свойствам сравнимы с фторопластами. Поверхностные свойства квазикристаллов уникальны среди металлических сплавов, а химическими элементами, их составляющими, являются 1л, М§, Мп, А1, Си, Ре, Р<3, Рг, гг, редкие земли и др., что открывает широкие перспективы использования квазикристаллов как добавок, покрытий и т.д. для придания изделиям особых свойств без серьезной модификации состава.
Известные к настоящему времени квазикристаллы образованы, как правило, металлическими компонентами, но обладают рядом свойств, весьма необычных для металлических сплавов. К их числу относится: высокое удельное электросопротивление, существенно превышающее сопротивление как в кристаллическом, так и в аморфном состояниях, значительный отрицательный температурный коэффициент сопротивления, возрастание удельного сопротивления при увеличении степени структурного совершенства образцов при очень сильной чувствительности к составу, низкая теплопроводность и низкий электронный вклад в удельную теплоемкость. Это весьма необычно и требует серьезного теоретического объяснения, согласно одному из которых причина лежит во взаимодействии электронных оболочек атомов, приводящем к локализации электронов внутри кластера.
Поскольку необычность свойств квазикристаллов во многом обусловлена особенностями их локальной структуры, то исследование локальной структуры и симметрии необходимо для понимания свойств этого нового класса веществ.
ально от нее отличается. Во-первых, он несет информацию как о парных, так и о многоатомных функциях распределения [171, 174]; во-вторых, положение и форма пиков не отвечает реальным межатомным расстояниям (см. 3.1); в-третьих, не каждый пик соответствует определенной группе атомов. Например, в случае тяжелых элементов сложный вид амплитуды и фазы обратного рассеяния приводит к двугорбой форме пика в фурье-образе, амплитуда которого сильно зависит от интервала фурье-преобразования [174]. Таким образом, фурье-образ может дать только приблизительное представление о распределении атомов окружения вокруг поглотителя, и его полная интерпретация возможна только на основе моделирования.
Для определения структурных параметров из выделенной с помощью фурье-фильтрации ЕХАЕБ-функции х{к) в настоящее время существует ряд подходов, успех применения которых зависит от допустимости приближений, используемых при моделировании [169, 172, 173]. Их применимость к анализу дальних координационных сфер ограничена эффектами многократного рассеяния (ЭМР), определяемыми вкладами от многоатомных функций распределения. ЭМР всегда присутствуют за первым структурным пиком в фурье-образе. В сильно неупорядоченных системах основной вклад вносят ЭМР в первой координационной сфере, в упорядоченных системах вклад ЭМР в последующих сферах также бывает существенным. На рис. 13 стрелкой отмечен пик, возникающий вследствие ЭМР в первой координационной сфере. Приведенная модельная кривая была рассчитана без учета многократного рассеяния.
При моделировании ЕХАЕБ-сигналов часто возникает проблема неоднозначной интерпретации, связанная с тем, что несколько моделей дают хорошее согласие с экспериментом. Кроме того, при использовании многокомпонентных моделей стоит проблема выбора минимального числа компонентов, позволяющих адекватно описать экспериментальный сигнал. Для решений последнего вопроса удобно использовать критерий Найквиста. Теорема Найквиста ограничивает максимальное число параметров модели, которое можно использовать при анализе экспериментального сигнала, заданного в окнах А к и АЯ:
Мтах = (2АкАЯ)/л + 2: (3.12)
Например, в при моделировании первой координационной сферы кристалла А10.б5Сио.22Рео.13 (см- рис. 12) Дк = 16 — 2.5 = 13.5 А-1 и А/?
3.05 - 0.8 = 2.25 А, тогда Мтах « 19. Это число заведомо больше, чем