Shapes of the icosahedral quasicrystalline phase in melt-spun ribbons

Formas de la fase cuasicristalina icosaédrica en cintas hiladas por fusión

Se determinaron las formas de las partículas icosaédricas cuasicristalinas (IQC) en cintas hiladas por fusión de aleaciones basadas en el sistema de aleación Al-Mn-Be. Los tamaños de las partículas cuasicristalinas oscilaban entre unas décimas de nanómetro y 1 μm. Por lo tanto, se emplearon diferentes métodos para caracterizar sus formas: proyección de partículas cuasicristalinas mediante microscopía electrónica de transmisión (MET), cortes transversales de IQC sobre superficies pulidas metalográficamente y observación de muestras grabadas en profundidad y partículas extraídas mediante un microscopio electrónico de barrido (MEB). Se descubrió que las partículas cuasicristalinas icosaédricas crecen preferentemente en direcciones triples y tienen tendencia a facetarse y adoptar la forma de un dodecaedro pentagonal. Se presenta sistemáticamente la evolución de las formas cuasicristalinas.

INTRODUCCIÓN

La simetría de grupo de puntos de un cristal dicta su morfología [1]. Los cuasicristales poseen simetrías de grupo de puntos no cristalográficas. Por lo tanto, pueden aparecer morfologías diferentes de las de los cristales periódicos. El cristal normal debe estar delimitado por fl en las superficies a 0 K, satisfaciendo la condición de la mínima energía superficial total.

La temperatura aumenta el desorden de la superficie, y las aristas y esquinas afiladas del cristal a 0 K comienzan a redondearse. La transición de un plano facetado a uno suavemente curvado tiene lugar a la temperatura de transición de desbaste. La temperatura de transición de desbastado suele ser proporcional al parámetro de red de una red cristalina. Así, un cristal con un parámetro de red mayor muestra más tendencias a facetarse. El cuasicristal puede considerarse como un cristal periódico con periodicidad infinita, por lo que la temperatura de transición de desbaste también debería ser infinita. Esto significa que debería ser facetado hasta la temperatura de fusión. Las pruebas experimentales descartaron esta expectativa [2], ya que los cuasicristales del sistema Al-Mn poseían a menudo la forma de dendritas bien redondeadas. Podría deducirse que el crecimiento no facetado de los cuasicristales se debe a la rugosidad dinámica en el subenfriamiento de alta fusión. Esto conduce a un crecimiento continuo y da lugar a una forma de crecimiento redondeada.

La morfología de los cuasicristales se realizó inicialmente para cuasicristales icosaédricos de Al-Mn y Al-Mn-Si. En la mayoría de los casos se presentaba una estructura dendrítica con ramas que se extendían en las direcciones triples preferidas [2], Chattopadhyay et al. [3] encontraron una morfología bien facetada para los cuasicristales. Thangaraj et al. [4] descubrieron que el dodecaedro pentagonal era la forma para el tipo de cuasicristal Al-Mn.