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准单晶研究现状

  1会议概况

  第7 届国际准晶会议于1999年9月20到4 日在德国斯图加特市 斯图加特大学举行。自从Sheehtman 等于1984年10月9日发表关于具有长程取向序而无平移周期的Al -Mn 结构和结构缺陷; 实验物理、理论物理和计算物理工作者专注于研究准晶的奇特的电子结构和物理、力学性能; 材料科学家们则着重发现新的准晶材料, 制备出大单晶准晶, 并探索准晶可能的新的应用领域。出席本届会议的学者约255名, 主要来自德国、法国、日本、美国和瑞士等发达国家。中国只有3人出席会议, 他们是中科院物理研究所郭可信院士、武汉大学王仁卉教授和大连理工大学董闯教授, 并有两人分别作了大会邀请报告和口头报告。会议主要讨论了准晶冶金学、结构、物性与力性、动力学、表面等内容。

  2 准晶单晶和有序度最高的稳定准晶

  为了基础研究的需要,近年在准晶单晶制备方面取得了很大的进展。由于许多准晶是通过包晶反应而生成的, 熔体的成分与由此熔体长出的准晶的成分不-致,致使准晶单晶的制备较为困难。会上报道了用提拉法制备Al -C u -F e 二十面体准晶单晶,Al -C u -C十次准晶单晶(此前早已用提拉法长出Al -P d -M n 二十面体准晶单晶)。用熔体生长法生长出Z n -M g -R E (R E 代表稀土元素Y,G d,T b,D y,H o,E r 等)二十面体准晶单晶,A I-N i-C o 十次准晶单晶,A I-P d -Mn 二十面体准晶单晶, 以及β-A I-P d -Mn 近似相单晶。

  Zn60 Mg30 RE10二十面体准晶是迄今发现的稳定准晶中有序度最高者。这类准晶的结构、物性和力性已得到广泛的研究,是本届会议的热点之一。事实上,这类准晶是我国航空材料研究所罗治平等于1993年首先发现的,但由于我国近年在准晶研究方面的投入太小而失去了深入研究下去的良机。

  3 准晶结构的新描述方法—硬盖

  准晶失去了周期性, 却具有长程平移对称性——准周期性。过去-般采用装填的模式描述准晶的结构。例如,5次或10次准周期平面可用顶角分别为36°和72° 的边长相同的两种菱形按-定的规则拼砌而得, 称之为Penrose 图。8次对称的准周期平面可用顶角为45°的菱形和正方形两种单胞拼砌而得。三维的二十面体准周期结构则可用两种菱面体拼砌而成,这两种菱面体的顶角分别为4π/ 20立体角和7/20(4π)立体角。

  德国数学家PetraGdmmelt指出,平面的Penlose图也可用-个十边形的单胞通过有重迭的覆盖而得到。会上热烈地讨论了由一个单胞通过覆盖而描述准晶结构的新概念及相关的实验结果。中国学者在这方面也有重要的贡献。Gummel t 在提出覆盖的概念时,用到了郭可信院士课题组关于准晶及其近似相的结构单元(原子团簇) 的研究成果。

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