Введение к работе
Актуальность темы.
Возможность образования квазикристаллов в многокомпонентных металлических системах представляет значительный интерес. Для прогнозирования новых квазикристаллов с ограниченным успехом использовались различные теоретические подходы и простые эмпирические рассмотрения. Так, из теории поля Ландау следует, что возможно существование квазикристаллической симметрии, но с ее помощью нельзя рассчитать возможных составов квазикристаллов. Более того, интерпретация теории основывается на точности расчетов в уравнении Ландау свободной энергии системы, которая дает различные и противоречивые результаты. Потенциальная возможность обнаружения квазикристаллов заложена в часто встречающейся структурной аналогии между квазихристал-личесхим состоянием и его кристаллическим дополнением, фазой Франха-Каспера. Однако этот хорошо известный экспериментальный факт не является общим правилом и имеет много недостатков. При определенной температуре разность свободных энергий системы определяет относительную стабильность кристаллической и квазикристаллической фаз. Конфигурационная энтропия рассматривается как фактор, необходимый для стабилизации квазикристаллической структуры. Но фактически этот вклад очень мал и дает значительный вклад только тогда, когда другие факторы энтальпии приблизительно равны. Основным условием для образования квазикристаллов может быть энергия, которая зависит от тех же самых химических факторов, которые необходимы для стабильности кристаллических фаз.
Получение новых квазикристаллов с предварительным проведением теоретических расчетов концентрационных областей образования квазикристаллов в многокомпонентных металлических системах на основе метода квантовых структурных диаграмм (КСД) является актуальным.
Цепь ряботы.
Целыо настоящей работы являлось определение условий образования квазикристаллов в системах Ti-Hf-Ni, Ti-Hf-Cu, Ti-Ni-Cu-Si и изучение их свойств.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
На основе квантовых структурных диаграмм провести теоретический расчет концентрационных областей образования квазикристаллов в тройных системах Ti-Hf-Ni и Ti-Hf-Cu и провести экспериментальную проверку полученных результатов.
-
Изучить структуру и физические свойства квази-кристаллов в системах Ti-Hf-Ni и Ti-Hf-Cu.
3. Выявить условия образования квазикристаллов в
четверной системе Ti-Ni-Cu-Si.
Данная работа проводилась в соответствии с Государственной научно-технической программой "Перспективные материалы". Научная новизна работы.
1. Рассчитаны на основе квантовых структурных диаг
рамм концентрационные области образования квазикристал
лов в системах Ti-Hf-Ni, Ti-Hf-Cu и Ti-Zr-Ni. Экспери
ментально подтверждено образование квазикристаллов в си
стемах Ti-Hf-Ni и Ti-Hf-Cu.
2. Установлено, что квазикристаллы в системах
Ti-Hf-Ni и Ti-Hf-Cu имеют икосаэдрическую структуру и
являются метастабильными.
-
Показано, что метастабильные икосаэдричекие квазикристаллы образуются при отжиге из аморфного состояния в замечательных точках системы Ti-Ni-Cu-Si.
-
Показано, что на образование квазикристаллов существенное влияние оказывают кинетические факторы, чем, вероятно, обусловлено смещение экспериментально определенной области образования квазикристаллов в системе Ti-Hf-Cu относительно расчитанвой.
-
Установлено, что для систем на основе переходных металлов образование квазикристаллов и сплавов в аморфном состоянии возможно при концентрации валентных элект-
5 ронов от 3.6 до 4.03 и атомном размерном факторе от 0.09 до 0.24 и 0.12 до 0.21, соответственно.
б. Установлено, что икосаэдрическая, как и аморфная фазы в системах Ti-Hf-Ni и Ti-Hf-Cu имеют высокое удельное электросопротивление, в то время как для кристаллических фаз удельное электросопротивление значительно ниже. Микротвердость икосаэдрических и кристаллических фаз выше соответствующих значений аморфных фаз в сплавах данных систем.
Практическая значимость работы.
Результаты, полученные в работе, могут быть использованы :
а) как основа для расчетов концентрационных областей
образования квазикристаллов в тройных металлических сис
темах на основе переходных металлов;
б) для создания нового класса материалов с квази
кристаллической структурой и уникальными физико-хими
ческими свойствами.
Апробапия работы.
Основные результаты работы доложены на коллоквиумах лаборатории физикохимии аморфных и микрокристаллических материалов.
Часть исследований было проведено в рамках гранта Международного Научного Фонда на 1994 г. Публикации.
