» » Квазикристаллические структуры
18.01.2016

Открытие в быстрозакаленном сплаве А186Мn14 принципиально нового типа структуры твердого тела — квазикристаллической структуры с икосаэдрическим ориентационным дальним порядком в дальнейшем было подтверждено но сплавах систем Al—Mg—Zn, Al—Mg—Cu, Al—Fe, Fc—Ti, Ni—V—Ti.
Квазикристаллические структуры, обладающие элементом симметрии, не согласующимся с трансляционной периодичностью кристаллической решетки, образуются путем повторения локальной тетраэдрической плотной упаковки. К таким структурам относится икосаэдр. Он представляет собой полиэдр, состоящий из двадцати граней в виде правильных треугольников, тридцати ребер, двенадцати вершин, в каждой из которых сходится по пять ребер, и, следовательно, можно провести ось симметрии пятого порядка. Многотетраэдрические структуры с пентагональной симметрией обычно включают икосаэдр, состоящий из двенадцати атомов, окружающих центральный тринадцатый атом, который можно получить упаковкой двенадцати слегка искаженных тетраэдров.
Примером квазикристаллической икосаэдричсской структуры является икосаэдрический 55-атомный кластер Маккея (рис. 17.2).
Квазикристаллические структуры

Икосаэдрический кластер не может быть элементом построения кристалла, поскольку невозможно плотно заполнить трехмерное пространство путем периодических трансляций без появления несогласованности в структуре, т. е. в этом случае не обеспечивается трансляционная симметрия.
Экспериментально установлено, что, в отличие от аморфных сплавов, на дифрактограммах квазикристаллических сплавов формируются когерентные брегговские рефлексы, соответствующие симметрии пятого и десятого порядка.
Структуру квазикристаллов на плоскости можно представить в виде непериодического узора из двух типов ромбов (рис. 17.3) и в более общем случае проектированием гиперкубической структуры из N-мерного пространства на некоторое D-мерное пространство (D<N). При D=2 и N=5 получается паркет Пенроуза, который не содержит дыр и пересекающихся ромбов для трехмерной иксаэдрической структуры D=3 и N=6.
Дальний порядок, определяющий формирование четких дифракционных рефлексов, в этом случае характеризуется ориентацией упорядоченной упаковки иксаэдрических кластеров («кластерного типа») без трансляционной инвариантности. Важнейшее его свойство — локальный изоморфизм, при котором любая конечная часть, например часть паркета, может встречаться бесконечное число раз.
Квазикристаллические структуры