Al-Ni-Ru系高品質準結晶の作製と準周期超格子の解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12740197
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 孫 威 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30312648)
• キーワード: 正10角形準結晶 / 準結晶 / 回折パターン / 構造 / Al-Ni-Ru / 高分解能電子顕微鏡

研究概要

Al_<75>Ni_<15>Ru_<10>組成周辺の合金において、3種類の正10角形準結晶と近似結晶の存在を見いだし、high-angle annular detector dark-field scannning transmission electron microscopy(HAADF-STEM)および高分解能電子顕微鏡(HREM)観察から、それら正10角形準結晶のカラム状原子クラスターの原子配列を決定した。種々の熱処理した合金の研究から、次の結果が得られた。
1)基本の回折パターンをとる0.4nm周期の正10角形準結晶(Basic-structureと呼ぶ)は液体急冷した合金に存在し、高い規則性の準結晶である。
2)規則格子反射をとる0.4nm周期の正10角形準結晶(CsCl-type structureと呼ぶ)は、Al_<70>Ni_<20>Ru_<10>合金のアーク溶解試料で見いだされた。高い規則性をとり、5回対称の2nm直径原子クラスターの規則配列として特徴づけられる。2方向の5回対称クラスターが菱形準周期格子中を規則的に配列し、CsCl-型超立方規則格子の投影で作られる準周期格子の特徴を示し、そのためCsCl-型正10角形規則準結晶と呼ばれている。
3)基本の回折パターンをとる1.6nm周期の正10角形準結晶。Al_<75>Ni_<15>Ru_<10>合金の種々の熱処理条件に見いだされている。この構造は、正10角形対称のカラム状原子クラスターが2nmのボンドの長さの5角形タイリング配列をとっている。
HAADF-STEM観察から、0.4nm周期の正10角形準結晶の2nm原子クラスターの原子配列において、NiとRu原子が規則配列をとっていることを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] W.Sun, K.Hiraga: "Structural Study of a Superlattice Al-Ni-Ru Decagonal Quasicrystal Using High-Resolution Electron Microscopy and a High-Angle Annular Dark-Field Technique"Philosophical Magazine Letters. 81・3. 187-195 (2001)
• [文献書誌] W.Sun, T.Ohsuna, K.Hiraga: "Structural Characteristics of a High Quality Al-Ni-Ru Decagonal Quasicrystal with 1.6 nm Periodicity, Studied by Atomic-Scale Electron Microscopy Observations"Philosophical Magazine Letters. 81・6. 425-431 (2001)
• [文献書誌] K.Hiraga, T.Ohsuna, W.Sun: "Ordered Structures in Decagonal Quasicrystals With Simple and Body-Centered Hypercubic Lattices"Materials Science and Engineering A. 312. 1-8 (2001)
• [文献書誌] K.Hiraga, W.Sun, T.Ohsuna: "Structure of Pentagonal Quasicrystal in Al_<72.5>Co_<17.5>Ni_<10> Studied by High-Angle Annular Detector Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy"Materials Transactions. 42・6. 1146-1148 (2001)
• [文献書誌] K.Hiraga, T.Ohsuna, W.Sun, K.Sugiyama: "Structural Characteristics of Al-Co-Ni Decagonal Quasicrystals and Crystalline Approximants"Materials Transactions. 42・11. 2354-2367 (2001)