非晶態(tài)與準(zhǔn)晶材料說課材料

1、非晶態(tài)與準(zhǔn)晶材料 根據(jù)組成物質(zhì)的原子模型，自然界中物質(zhì)狀態(tài)分為根據(jù)組成物質(zhì)的原子模型，自然界中物質(zhì)狀態(tài)分為和和兩大類。兩大類。l 晶體晶體有序結(jié)構(gòu)有序結(jié)構(gòu)，晶體的陣點(diǎn)構(gòu)成有規(guī)則的三維周期點(diǎn)陣，晶體的陣點(diǎn)構(gòu)成有規(guī)則的三維周期點(diǎn)陣，具有平移對稱性具有平移對稱性。l 特點(diǎn)：長程有序，短程有序。特點(diǎn)：長程有序，短程有序。 l氣體氣體、液體液體 氣體特點(diǎn)：長程無序，短程無序。氣體特點(diǎn)：長程無序，短程無序。 液體特點(diǎn)：長程無序，短程有序。液體特點(diǎn)：長程無序，短程有序。介于晶體和液體之間有序度的一種聚集態(tài)。它不像晶態(tài)物質(zhì)在介于晶體和液體之間有序度的一種聚集態(tài)。它不像晶態(tài)物質(zhì)在三維空間具有周期性和平移對稱性，

2、三維空間具有周期性和平移對稱性，非晶是長程無序的非晶是長程無序的。但由于原子。但由于原子間的相互關(guān)聯(lián)作用，使每個原子在幾納米間的相互關(guān)聯(lián)作用，使每個原子在幾納米-幾十納米內(nèi)，與鄰近原子在幾十納米內(nèi)，與鄰近原子在化學(xué)鍵長、鍵角與晶體相似，稱為類晶區(qū)，化學(xué)鍵長、鍵角與晶體相似，稱為類晶區(qū)，因此非晶具有短程有序因此非晶具有短程有序的的特點(diǎn)。非晶態(tài)材料不同于液體，類晶區(qū)不能移動，沒有流動性。這樣特點(diǎn)。非晶態(tài)材料不同于液體，類晶區(qū)不能移動，沒有流動性。這樣的材料成為非晶態(tài)材料的材料成為非晶態(tài)材料 特點(diǎn)：長程無序，短程有序。特點(diǎn)：長程無序，短程有序。非晶態(tài)固體中的無序非晶態(tài)固體中的無序，而是破壞了有序系而

3、是破壞了有序系統(tǒng)的某些對稱性，形成了一種統(tǒng)的某些對稱性，形成了一種、。非晶非晶晶體晶體3 比較氣態(tài)、液態(tài)、非晶態(tài)、晶態(tài)中原子分布比較氣態(tài)、液態(tài)、非晶態(tài)、晶態(tài)中原子分布原子徑向分布函數(shù)：原子徑向分布函數(shù)：設(shè)非晶態(tài)固體由一種原子構(gòu)成設(shè)非晶態(tài)固體由一種原子構(gòu)成 ，以某原子中心作為原點(diǎn)，以某原子中心作為原點(diǎn)，在在r r+dr球殼內(nèi)的平均原子數(shù)為：球殼內(nèi)的平均原子數(shù)為：RDF(r):原子徑向分布函數(shù)原子徑向分布函數(shù)p(r):離原點(diǎn)離原點(diǎn)r處的原子的平均數(shù)值密度處的原子的平均數(shù)值密度2( )4( )RDF rdrr drrp0：單位體積中原子的平均個數(shù)，即平均數(shù)值密度單位體積中原子的平均個數(shù)，即平均數(shù)值密

4、度2( )4( )RDF rrr20( )4RDF rrr204 r( )RDF r非晶態(tài)材料中的原子分布不像晶體材料有規(guī)律，徑向分布非晶態(tài)材料中的原子分布不像晶體材料有規(guī)律，徑向分布函數(shù)函數(shù)RDF(r)沿拋物線沿拋物線4r2p0發(fā)生震蕩，震蕩的幅度隨發(fā)生震蕩，震蕩的幅度隨r的的增大而迅速減?。t線）增大而迅速減?。t線） 。0)()(rrgp0：平均數(shù)值密度：平均數(shù)值密度p(r):離原點(diǎn)離原點(diǎn)r處的平均數(shù)值密度處的平均數(shù)值密度g(r):離原點(diǎn)離原點(diǎn)r處處原子出現(xiàn)的幾率原子出現(xiàn)的幾率氣體氣體短程無序，長程無序短程無序，長程無序晶體晶體短程有序，長程有序短程有序，長程有序液體液體非晶非晶可以看出

5、，非晶態(tài)的分布函數(shù)與完全無序分布的氣態(tài)和長可以看出，非晶態(tài)的分布函數(shù)與完全無序分布的氣態(tài)和長程有序的晶態(tài)的分布函數(shù)差別很大，與液態(tài)相似。這說明非程有序的晶態(tài)的分布函數(shù)差別很大，與液態(tài)相似。這說明非晶態(tài)在結(jié)構(gòu)上與液態(tài)相似晶態(tài)在結(jié)構(gòu)上與液態(tài)相似，原子排列是短程有序原子排列是短程有序的。非晶態(tài)的。非晶態(tài)的第一峰更尖，說明非晶態(tài)的短程有序比液態(tài)更突出。從總的第一峰更尖，說明非晶態(tài)的短程有序比液態(tài)更突出。從總體結(jié)構(gòu)上非晶態(tài)是體結(jié)構(gòu)上非晶態(tài)是長程無序長程無序的，在宏觀上可將其看作均勻、的，在宏觀上可將其看作均勻、各向同性的。各向同性的。(1(1) )只存在小區(qū)間范圍內(nèi)的只存在小區(qū)間范圍內(nèi)的，在近程或次近鄰

6、的原，在近程或次近鄰的原子間的鍵合（如配位數(shù)、原子間距、鍵角、鍵長等）具有某子間的鍵合（如配位數(shù)、原子間距、鍵角、鍵長等）具有某種規(guī)律性，但沒有長程序結(jié)構(gòu)。種規(guī)律性，但沒有長程序結(jié)構(gòu)。(2) 非晶態(tài)材料的電子衍射是漫散的中心衍射斑點(diǎn)。非晶態(tài)材料的電子衍射是漫散的中心衍射斑點(diǎn)。X X射線衍射射線衍射圖上非晶沒有特征峰。但由于短程有序，仍存在擇優(yōu)性衍射，圖上非晶沒有特征峰。但由于短程有序，仍存在擇優(yōu)性衍射，出現(xiàn)非晶態(tài)饅頭峰。出現(xiàn)非晶態(tài)饅頭峰。非晶體的電子衍射花樣非晶體的電子衍射花樣單晶是一套排列整齊的衍射斑點(diǎn)，斑點(diǎn)分布在平行四邊形單晶是一套排列整齊的衍射斑點(diǎn)，斑點(diǎn)分布在平行四邊形網(wǎng)絡(luò)格點(diǎn)上。多晶是

7、取向不同的幾套衍射斑點(diǎn)（晶粒變小，網(wǎng)絡(luò)格點(diǎn)上。多晶是取向不同的幾套衍射斑點(diǎn)（晶粒變小，成環(huán)），非晶沒有環(huán)。成環(huán)），非晶沒有環(huán)。(a)單晶體單晶體 (b)多晶體多晶體I氣體：近程無序，遠(yuǎn)程無序，氣體：近程無序，遠(yuǎn)程無序，在進(jìn)行在進(jìn)行X X射線分析時，只能得到射線分析時，只能得到一條近乎水平的衍射背底譜線。一條近乎水平的衍射背底譜線。非晶體材料：近程有序，遠(yuǎn)程無序，非晶體材料：近程有序，遠(yuǎn)程無序，由于近程原子的有序排列，由于近程原子的有序排列，在配位原子密度較高原子間距對應(yīng)在配位原子密度較高原子間距對應(yīng)的的 2 附近產(chǎn)生非晶散射峰。附近產(chǎn)生非晶散射峰。近程原子近程原子有序度有序度越高，則配位原子密

8、度較高，原子間距對應(yīng)的越高，則配位原子密度較高，原子間距對應(yīng)的非晶散射峰越強(qiáng)，且散射峰越窄。非晶散射峰越強(qiáng)，且散射峰越窄。I2理想晶體：短程有序，長程有序，理想晶體：短程有序，長程有序，衍射譜線是布拉格方向?qū)ρ苌渥V線是布拉格方向?qū)?yīng)的應(yīng)的 2 處產(chǎn)生沒有寬度的衍射線條。處產(chǎn)生沒有寬度的衍射線條。 實(shí)際晶體：實(shí)際晶體：由于存在晶體缺陷等破壞晶體完整性的因素，導(dǎo)由于存在晶體缺陷等破壞晶體完整性的因素，導(dǎo)致衍射譜線的峰值強(qiáng)度降低，峰形變寬。致衍射譜線的峰值強(qiáng)度降低，峰形變寬。 （3 3）非晶材料在電子顯微鏡下看不到晶粒間界、晶格缺陷等形）非晶材料在電子顯微鏡下看不到晶粒間界、晶格缺陷等形成的衍襯反差

9、。成的衍襯反差。（4 4）任何體系的非晶態(tài)固體與其對應(yīng)的晶態(tài)材料相比，都是）任何體系的非晶態(tài)固體與其對應(yīng)的晶態(tài)材料相比，都是亞穩(wěn)態(tài)。當(dāng)溫度升高時，在某個很窄的溫度區(qū)間，原子重排亞穩(wěn)態(tài)。當(dāng)溫度升高時，在某個很窄的溫度區(qū)間，原子重排會發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)相變會發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)相變 。 基本思想：基本思想：視原子為一直徑不可壓縮的鋼球；視原子為一直徑不可壓縮的鋼球；球近可能緊密堆積，排列無規(guī)則；球近可能緊密堆積，排列無規(guī)則；結(jié)構(gòu)中不包含可以容納一個球的間隙；結(jié)構(gòu)中不包含可以容納一個球的間隙；球與球之間關(guān)系性很弱。球與球之間關(guān)系性很弱。硬球隨即密堆時，存在五種多面體（四面體、八面體、三棱柱、阿基米硬球隨即密堆

10、時，存在五種多面體（四面體、八面體、三棱柱、阿基米德反棱柱、四方十二面體），多面體的的每個面均為近似等邊三角形。德反棱柱、四方十二面體），多面體的的每個面均為近似等邊三角形。這五種多面體堆積時，這五種多面體堆積時， 按一定的幾率出現(xiàn)，從而構(gòu)成短程有序，長程無按一定的幾率出現(xiàn)，從而構(gòu)成短程有序，長程無序的非晶態(tài)固體。序的非晶態(tài)固體。 類型數(shù)目百分比 體積百分比73%20.3%3.2%0.4%3.1%48.4 %26.9 %7.8 %2.1 %14.8 % 非晶態(tài)固體與晶非晶態(tài)固體與晶態(tài)固體相比態(tài)固體相比 一般的非晶態(tài)形成存在氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三者之間的相互轉(zhuǎn)變。圖一般的非晶態(tài)形成存在氣態(tài)、液態(tài)和固

11、態(tài)三者之間的相互轉(zhuǎn)變。圖中中粗黑箭頭粗黑箭頭表示物態(tài)之間的平衡轉(zhuǎn)變?？招募^表示非晶態(tài)轉(zhuǎn)變。表示物態(tài)之間的平衡轉(zhuǎn)變?？招募^表示非晶態(tài)轉(zhuǎn)變。 晶態(tài)物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的過程：晶態(tài)物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的過程：在液態(tài)環(huán)境下，隨著溫度的降低，首先形成臨界晶核，在液態(tài)環(huán)境下，隨著溫度的降低，首先形成臨界晶核，在擴(kuò)散的作用下，晶核生長形成晶態(tài)材料。在擴(kuò)散的作用下，晶核生長形成晶態(tài)材料。若要從液態(tài)的冷卻中形成非晶態(tài)材料：若要從液態(tài)的冷卻中形成非晶態(tài)材料：控制形成晶核。控制形成晶核。在液體凝固時要抑制晶體相的形核，要求熔體從熔點(diǎn)在液體凝固時要抑制晶體相的形核，要求熔體從熔點(diǎn)Tm以上以上凝固時，凝固時，快速快速越過晶

12、體形成溫度越過晶體形成溫度Tm而進(jìn)入而進(jìn)入玻璃轉(zhuǎn)化溫度玻璃轉(zhuǎn)化溫度Tg，這樣液體的無序狀態(tài)就被保存下來，成為非晶的固態(tài)這樣液體的無序狀態(tài)就被保存下來，成為非晶的固態(tài)。非晶態(tài)的形成看成是，成核和生長速率很小或一定的過冷度非晶態(tài)的形成看成是，成核和生長速率很小或一定的過冷度下所形成的結(jié)晶數(shù)很少下所形成的結(jié)晶數(shù)很少根據(jù)公式可以求出，系統(tǒng)達(dá)到一定的結(jié)晶比例（根據(jù)公式可以求出，系統(tǒng)達(dá)到一定的結(jié)晶比例（時，時，所對應(yīng)的冷卻時間及冷卻溫度。所對應(yīng)的冷卻時間及冷卻溫度。nNmctTTR幾種金屬及合金的熔點(diǎn)幾種金屬及合金的熔點(diǎn)T Tmm、?；瘻囟?、?；瘻囟萒 Tg g、臨界冷卻速度、臨界冷卻速度R Rc c20

13、22-2-15非晶態(tài)合金非晶態(tài)合金Tm（K）Tg（K）Rc (K/s) NiFe91B9Co75Si15B10GeFe79Si10B11Ni75Si18B7Pd82Si18Pd77.5Cu6Si16.517251628139312101419134010711015425600785750818782657653310102.61073.510551051.81051.11052.8104320上述方法制備非晶態(tài)材料的生長速率相當(dāng)?shù)停鲜龇椒ㄖ苽浞蔷B(tài)材料的生長速率相當(dāng)?shù)?，一般只用來制備薄膜一般只用來制備薄膜。高?qiáng)度、高硬度：高強(qiáng)度、高硬度：非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)在宏觀上是各向同性的，非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)在宏觀

14、上是各向同性的，沒有晶態(tài)材料中常見的晶界和缺陷等各種局部不均勻。這沒有晶態(tài)材料中常見的晶界和缺陷等各種局部不均勻。這樣就使得非晶態(tài)材料具有很高的強(qiáng)度和硬度。樣就使得非晶態(tài)材料具有很高的強(qiáng)度和硬度。高韌性：高韌性：非晶態(tài)材料中原子排列不規(guī)則，原字不是整齊的非晶態(tài)材料中原子排列不規(guī)則，原字不是整齊的排在晶面上，而是犬牙交錯，這使得材料斷裂需要較高的排在晶面上，而是犬牙交錯，這使得材料斷裂需要較高的能量，因而，韌性較大能量，因而，韌性較大表表 非晶態(tài)合金的機(jī)械性能非晶態(tài)合金的機(jī)械性能應(yīng)用：耐腐蝕管道、電池電極、海底電纜等。應(yīng)用：耐腐蝕管道、電池電極、海底電纜等。非晶態(tài)材料比相同成分的晶態(tài)材料具有強(qiáng)得

15、多的耐腐蝕性能非晶態(tài)材料比相同成分的晶態(tài)材料具有強(qiáng)得多的耐腐蝕性能主要因?yàn)橹饕驗(yàn)?(1)非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)在宏觀上是各向同性的，沒有晶態(tài)材料中常見非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)在宏觀上是各向同性的，沒有晶態(tài)材料中常見的晶界和缺陷等各種局部不均勻，這使得腐蝕液無縫可鉆。的晶界和缺陷等各種局部不均勻，這使得腐蝕液無縫可鉆。(2) 非晶態(tài)材料的自身活性較高，能夠在表面迅速的形成鈍化膜。非晶態(tài)材料的自身活性較高，能夠在表面迅速的形成鈍化膜。一旦鈍化膜局部破裂能立即自動修復(fù)。一旦鈍化膜局部破裂能立即自動修復(fù)。表表 非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在非晶態(tài)合金和晶態(tài)不銹鋼在1010FeClFeCl3 310H10H2 2O O溶液中的腐

16、蝕速率溶液中的腐蝕速率6.2 6.2 準(zhǔn)準(zhǔn) 晶晶 一、晶體的對稱性在自然界的晶體中，晶體最顯著特點(diǎn)就是對稱，對稱就是幾何形體中相同部分有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)。不同的晶體也許會出現(xiàn)不同的排列方式，但都是簡單的平移重復(fù)而已。 School of Materials Science & EngineeringDalian University of Technology平移對稱性：當(dāng)晶體從一個點(diǎn)陣平移到另一個點(diǎn)陣，整個晶體結(jié)構(gòu)完全自相重合，就像晶體未發(fā)生移動一樣。旋轉(zhuǎn)對稱性：當(dāng)晶體質(zhì)點(diǎn)繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一定角度，再平行與此軸平移一定距離后，整個晶體中的質(zhì)點(diǎn)均與完全相同的質(zhì)點(diǎn)重合，晶體的構(gòu)形又完全重合。l

17、晶體中原子的三維周期排列方式可以概括為晶體中原子的三維周期排列方式可以概括為14種空間種空間點(diǎn)陣。德國科學(xué)家在點(diǎn)陣。德國科學(xué)家在1850年總結(jié)出年總結(jié)出晶體晶體的平移周期性的平移周期性，受這種平移對稱約束、，受這種平移對稱約束、晶體的旋轉(zhuǎn)對稱只能有晶體的旋轉(zhuǎn)對稱只能有1、2、3、4、6等等5種旋轉(zhuǎn)軸，只有這樣的晶體結(jié)構(gòu)才能形種旋轉(zhuǎn)軸，只有這樣的晶體結(jié)構(gòu)才能形成晶體材料。晶體中原子排列是不允許出現(xiàn)成晶體材料。晶體中原子排列是不允許出現(xiàn)5次或次或6次次以上的旋轉(zhuǎn)對稱性的，因?yàn)檫@樣的晶體結(jié)構(gòu)不能鋪滿以上的旋轉(zhuǎn)對稱性的，因?yàn)檫@樣的晶體結(jié)構(gòu)不能鋪滿三維空間，不能形成晶體材料。三維空間，不能形成晶體材料。

18、早期晶體學(xué)家們都根深蒂固地認(rèn)為，五重或七重以上的對稱不符合自然規(guī)律。 1984年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局Shechtman在Al-Mn合金中觀測到五次對稱電子衍射圖的相。二、準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)Al-Mn合金電子衍射圖得出結(jié)論：這種材料中原子排列具有長程取向序，而沒有平移對稱序衍射圖表明：1 這些合金相的衍射斑點(diǎn)在某個方向上按一定規(guī)則排列，是高度有序。2 衍射斑點(diǎn)的間距不等，說明原子排列是非周期的。3 不同于傳統(tǒng)晶體的衍射特點(diǎn)。 準(zhǔn)晶：具有準(zhǔn)周期平移格子構(gòu)造的固體，其中的原子呈定向有序排列，但不作周期性平移重復(fù)。隨后在Al-Fe等Al與其他過渡族元素構(gòu)成的二元或三元合金中也找到了五次對稱軸，而且在Ti2Ni系合

19、金、金屬硅化物等數(shù)十種合金中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶，并先后發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶相，三、準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)模型晶體：長程有序，短程有序。電子衍射圖為斑點(diǎn)衍射圖，衍射斑點(diǎn)分布在點(diǎn)陣格點(diǎn)上。非晶：長程無序結(jié)構(gòu)，電子衍射圖：彌散的暈環(huán)。準(zhǔn)晶：電子衍射斑點(diǎn)分布有規(guī)律，可能存在基本結(jié)構(gòu)單元。晶體非晶準(zhǔn)晶準(zhǔn)晶的結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為：準(zhǔn)晶由一定的結(jié)構(gòu)單元以一定方式連接而成。結(jié)構(gòu)單元的連接要使整個結(jié)構(gòu)具有準(zhǔn) 周期性，又要填滿整個空間。費(fèi)波納斯鏈描述一維準(zhǔn)周期序幾何和準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。1 一維準(zhǔn)晶模型在正方形網(wǎng)絡(luò)中任選一正方形，通過正方形上兩個相對的格點(diǎn)分別作一條底邊成角的斜線AA和BB ，構(gòu)成一個AABB條帶。任作一條平行線CC。通過AABB中各格點(diǎn)作

20、CC垂線，與 CC相交，相鄰交點(diǎn)間的距離分成長線段L和短線段S兩類。長、短線段之比L/S =，是一個無理數(shù)。CC上各線段組成了費(fèi)波納斯鏈，其排列順序是：LSLSLLSLLSLSLLSLLSLSLLS序列中：L成單或成雙出現(xiàn)，S單個出現(xiàn)； 線段總數(shù)任意項(xiàng)均為前兩項(xiàng)之和； 相鄰項(xiàng)的比值逐漸逼近。2 二維準(zhǔn)晶模型我們知道五邊形具有5次旋轉(zhuǎn)對稱軸。僅僅依靠單獨(dú)的五邊形不能不留空隙的充滿一個平面。2 二維準(zhǔn)晶模型牛津大學(xué)數(shù)學(xué)家羅杰彭羅斯發(fā)現(xiàn)由兩個內(nèi)銳角分別是36和72且各邊長相等的菱形可以布滿平面而不留空隙。同時得到內(nèi)含五邊形的具有5次旋轉(zhuǎn)對稱的彭羅斯圖。 彭羅斯拼圖中，色塊曲曲彎彎地大致沿垂直于箭頭的

21、方向延伸，“延伸線”中各陣點(diǎn)距離相差不大是準(zhǔn)周期性的表現(xiàn)。但又不具有嚴(yán)格的周期性，找不到作為平移周期的單位長度（平移對稱性）。圖中在局部是旋轉(zhuǎn)對稱的。圖中各節(jié)點(diǎn)構(gòu)成二維點(diǎn)陣，陣點(diǎn)的分布不像晶體點(diǎn)陣那樣具有平移周期性，但也有一定的規(guī)律。不同方向上各相鄰陣點(diǎn)之間的距離比值系列由：組成任一方向，兩種四邊形的塊數(shù)比例：準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：具有長程的取向序而沒有長程的平移對稱序（周期性）；取向序：不具有晶體周期性所容許的點(diǎn)群對稱性； 沿取向序的方向具有準(zhǔn)周期性，由兩個或兩個以上不可公度的特征長度按著特定的序列方式排列。具有5次(a)、8次(b)、10次(c)和12次(d)對稱軸的二維準(zhǔn)晶幾何點(diǎn)陣 (a)(

22、b)(c)(d)3 三維準(zhǔn)晶模型用邊長相等，夾銳角分別為36和72的兩種菱面體作為結(jié)構(gòu)單元，在三維空間按一定的規(guī)律堆砌出三維的彭羅斯圖，可以完全填滿空間，構(gòu)成三維準(zhǔn)晶。三維彭羅斯圖和二維類似。表現(xiàn)出：準(zhǔn)周期性和平移對稱序。 包含許多取向相同的20面體結(jié)構(gòu)(含有5，3，2次對稱軸)。三維彭羅斯拼砌模型是當(dāng)前描述準(zhǔn)晶體結(jié)構(gòu)較為成功 的模型。1984年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局Shechtman通過實(shí)驗(yàn)得到在Al-Mn合金就是由一系列取向相同、棱或 頂相連接的20面體結(jié)構(gòu)單元非周期性地連接而成，空隙由無序分布的原子填充。同時在電子衍射圖中觀測到五次對稱的相。Al-Mn合金電子衍射圖用邊長相等，夾銳角分別為36

23、和72的兩種菱面體作為結(jié)構(gòu)單元，可以形成5次對稱軸的準(zhǔn)晶。由45的菱面體和立方體作為結(jié)構(gòu)單元，可以形成5次，12次對稱軸的準(zhǔn)晶。由30和60的兩種菱面體和立方體作為結(jié)構(gòu)單元，可以形成12次對稱軸的準(zhǔn)晶。l準(zhǔn)晶：有兩種或兩種以上的結(jié)構(gòu)單元在空間無限重復(fù)構(gòu)成具有長程準(zhǔn)周期性平移對程序和旋轉(zhuǎn)對稱性的結(jié)構(gòu)。制備非晶態(tài)材料的方法都可用來制備準(zhǔn)晶三、 準(zhǔn)晶的形成1 當(dāng)熔體快速冷卻時，原子簇?zé)o規(guī)排列，便形成非晶態(tài)材料；2 熔體冷卻得很慢，原子可以擴(kuò)散，原子簇之間可協(xié)調(diào)相互位 置，使其具有長程周期序，便成為晶態(tài)相。3 當(dāng)冷凝速度在一定范圍內(nèi)的時候，晶態(tài)相來不及成核，長大， 原子簇根據(jù)本身的對稱 性，按一定的幾

24、何規(guī)律，相互聯(lián)結(jié)起來，形成 準(zhǔn)晶。1 冷卻速度準(zhǔn)晶形成最佳冷卻速度：Al-Mn合金，當(dāng)冷卻速率l06K/s時，形成20面體準(zhǔn)晶。2 材料成分對準(zhǔn)晶形成影響是很復(fù)雜的過程實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)：準(zhǔn)晶主要是A1、Mg、Ti基類 合金，合金中加入適量的類金屬Si、B等元素 有利于準(zhǔn)晶的形成，多元合金可以改善準(zhǔn)晶的形成能力。從晶態(tài)相的結(jié)構(gòu)，也可預(yù)測該合金快速冷卻時能否得到準(zhǔn)晶。如果平衡晶態(tài)相結(jié)構(gòu)中含有大量20面配位多面體，這樣成分的合金就容易形成準(zhǔn)晶。晶態(tài)(TiV)2 Ni合金中含有約50%的20面 體，則急冷(TiV)2 Ni合金中，含有準(zhǔn)晶20面 體相。四 準(zhǔn)晶的特性均一性，準(zhǔn)晶體在三維空間具有有序結(jié)構(gòu)，各個部