【摘 要】
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因其独特的晶体结构,准晶自发现30多年来一直备受关注。近10年自然准晶的发现更是激发了研究者对其形成和稳定机制的探究。本文利用高压烧结法和放电等离子烧结法合成了Al-Ni-Fe和Al-Cu-Fe两个自然准晶体系的化合物,并利用单晶X射线衍射技术结合扫描电镜和第一性原理计算对一些衍生相的复杂晶体结构进行了解析、精修和研究。首先,利用高压烧结法模拟自然准晶Al71Ni24Fe5的形成过程时发现了一种与
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因其独特的晶体结构,准晶自发现30多年来一直备受关注。近10年自然准晶的发现更是激发了研究者对其形成和稳定机制的探究。本文利用高压烧结法和放电等离子烧结法合成了Al-Ni-Fe和Al-Cu-Fe两个自然准晶体系的化合物,并利用单晶X射线衍射技术结合扫描电镜和第一性原理计算对一些衍生相的复杂晶体结构进行了解析、精修和研究。首先,利用高压烧结法模拟自然准晶Al71Ni24Fe5的形成过程时发现了一种与准晶相成分近似的六方Al10Ni3Fe0.83新相（Fe原子部分占据,其占位因子为0.834）。虽然在准晶发现之前该合金相已被某研究组观察到,但其精细晶体结构一直未知。利用单晶X射线衍射数据,本文解析出该新相晶胞参数为:a=7.6981（2）?,b=7.6981（2）?,c=7.6231（2）?,空间群为P63/mmc。其晶体结构属于Al5Co2型结构。其次,利用放电等离子烧结法合成自然准晶体系中Al62Cu31Fe7相时析出物中观察到Al2Cu相。通过分析几套单晶X射线衍射数据发现了θ-Al2Cu相曾经在近一个世纪前被错误标定为Owen-Al2Cu相的原因。据此系统分析了θ-,θ′-和Ω-Al2Cu相晶体结构之间的内在关系,并以此构建了两种新相。通过第一性原理计算研究了两种Al2Cu新相的形成焓、稳定性以及电子结构。最后,利用放电等离子烧结法合成自然准晶体系中Al62Cu31Fe7相时析出物中发现Al7Cu2FeC0.5相。单晶X射线衍射数据表明该结构中C原子占据了Al7Cu2Fe母相中8个Al原子形成的畸变立方体间隙位置。第一性原理计算结果显示虽然C原子与周围8个Al原子相连接,但未改变母相的金属性。
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