准晶晶体材料探讨.doc

准晶晶体材料研究尹显富内容提要：准晶体结构自1984年被报道以来，因其与传统晶体周期性不相容的特殊结构，引起各国学者的极大兴趣。对准晶材料性能及应用研究结果表明，准晶材料因独特的结构而具有独特的性能，但由于材料科学迅猛发展，新材料层出不穷，而准晶材料所具有的一些优异的性能， 能满足一些实际应用中传统材料所不能满足的要求。因此，了解其发展历程、掌握其理论基础、研究现状及其发展前景，对于研究开发能应用于实际生活、生产的准晶材料有着重要意义，这是本题的主要内容。关键词：准晶材料物理性质性能准晶结构The physical properties of quasicrystalline materials and research progressYinXianfuAbstract: Quasi-crystal structure has been reported since 1984, because of its incompatibility with traditional periodic special crystal structure, causing great interest scholars from different countries. Alignment of crystal material properties and applied research results show that because of the unique quasi-crystalline structure of materials with unique properties, but because of the rapid development of materials science, new materials emerging, while the quasi-crystalline material with some of the excellent performance, to meet some practical applications of traditional materials can not meet the requirements. Therefore, understanding the development process, to grasp its theoretical basis, research status and development prospects for the research and development can be applied in real life, the production of quasi-crystalline materials is of great significance, which is the main content for this question.Keywords: Quasicrystal Physical properties Performance Quasicrystals目 录绪论准晶材料作为一种新兴材料，自从1982年准晶（Quasicrystal）的发现至今，有关什么是晶体的辩论一直没有中断。我们知道，传统的晶体学基于晶体微观结构的周期性，晶体是绝对不会出现5次和高于6次对称轴的。准晶的电子衍射图居然出现了5次对称，只好给这个新生儿起了个“准晶”的名字，具有对称性结构的固体都应该可以称之为晶体,只是其中传统晶体的定义是建立在一阶对称基础上所谓1-4次对称以及6次对称。准晶则是建立在超对称基础上所谓5次对称。考虑到光波的复合可以用这两种对称作出表示,那么A crystal is a structure the description of which is much smaller than the structure itself（晶体是一种固体，远程与位置或平移周期性或规律性秩序）也许可以得到更直观的表达1。它已表现出许多优异的性能，从发现至今不过二十几年的时间，由于其特殊的结构和性能，已引起了全世界科研工作者的极大兴趣，并认识到了这种新材料的发展潜力，因此，准晶材料将会是今后材料科学领域研究的一个重要方向，尤其是在其制备技术和应用方面,存在较大的发展空间。准晶薄膜虽然可以制得，但到目前为止，只有法国、日本、美国等几个国家真正掌握了其制备技术。另外，准晶仅在表面涂层、增强材料等几个方面得到了有限的应用，它所具有的独特的热电性、磁阻性、吸氢性、催化性等的应用都还需要进行系统的研究和开发。这都预言了准晶材料将会有广阔的应用前景，但现遇到的问题还需进一步的研究解决。第1章 准晶结构的确定、形成以及主要物理性质1.1 准晶结构的确定 在 1984 年准晶被发现之前，物理学家一致认为固态物质存在的方式只有晶体和非晶体两类 前者的结构周期有序的，其对称性受周期性的限制，只有固定的几种；后者的结构是长程无序的，仅短程有序，因而不存在任何对称性而准晶，即准周期晶体，是一种同时具有长程准周期平移有序和非晶体学旋转对称性的固态有序相，它是一种新型的固态结构2，准晶的发现，打破了旧的晶体学对固态物质的定义，震惊了整个科学界由于其结构的独特性，准晶一直受到材料物理，化学数学等领域科学家的广泛关注随着对准晶研究的逐步深入，以及对其特殊性质的全面认识，准晶已经发展成为一门独立的分支学科，并且属于现代固体物理和材料学领域的前沿学科3。在准晶发现之前，科学家们已经开始了对于准周期结构的研究1974 年，英国数学家 Penrose 设计出一种准周期拼图4(如图 a)，这种拼图首次用两种拼块按照严格的拼接规则构成了准周期图形，拼块是锐内角分别为 36 和 72 的菱形单元这样的准周期图形对晶体学产生了深远影响在上世纪80年代初，期晶体学家Levine和 Steinhardt5将Penrose拼图引入晶体学，获得五次对称的傅立叶变换图谱(如图 b 所示)，并提出了准点阵的概念1984年夏，Shechtman在美国马里兰州国家标准局与Gratias Cahn等科学家合作，采用碎冷法制备A18Mn合金，通过电子衍射法分析，得到了具有明锐布拉格散射斑点的图像他们对衍射图样作进一步分析，发现除了15个二次轴和10个三次轴外，还发现了6个五次对称轴而几乎在同时，Levine和 Steinhardt已从理论上计算出具有5次对称性的衍射图理论和实践的完美结合，充分肯定了5次旋转对称的客观存在之后，他们在美国物理评论快报上发表了一篇题为具有长程取向有序而没有平移对称序的金属相的论文，报道了他们发现的这种具有五重旋转轴的二十面体点群对称的合金相五重轴与周期点阵是不相容的，因此Shechtman等人的这一报道，在晶体学及与晶体学有关的各个学科中，如固体物理、固体化学、材料科学、矿物学等，产生了巨大影响，随后人们陆续在其它的合金系中找到各类准晶，对称性也扩展到八次、十次、十二次，充分肯定了这种新型固态物质准晶的存在6。1.2 准晶材料的概念1984年底，D.Shechtman等人宣布，他们在急冷凝固的AlMn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相，在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。不久，这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。1.3 概述准晶材料的主要物理性质准晶材料的主要物理性质有力学性质与物理性质，包括力学性质的：常规力学性能、高温力学性能、摩擦性能、表面抗氧化及不粘特性、弥散强化特性等，而物理性质有密度、导电性、导热性、光传导特性、磁性能、储氢特性等等。第2章 准晶材料的物理性质2.1 力学性能2.1.1 常规力学性能准晶室温下的性能特点与一般金属间化合物相仿,表现为硬而脆。表1列出了部分准晶、陶瓷材料及高强铝合金的弹性模量、维氏硬度和断裂韧性7。由表1中数据可以看出,准晶的硬度与陶瓷材料相仿,远高于高强铝合金,而韧性较低,仅为陶瓷的1/41/5,更不能与高强铝合金比。根据脆性材料的定量描述方法,即脆性材料的硬度与韧性之比(HV /KIC )8可知,准晶的脆性较大,是陶瓷材料的4倍以上。进一步的研究表明,准晶力学性能沿周期方向和准周期方向的差异不大,退火可以适量改善准晶的抗拉强度,但对硬度和韧性的影响不大。表1:部分准晶、陶瓷的弹性模量、硬度和断裂韧性成分结构弹性模量/MPa维氏硬度断裂韧性/MpaM1/2Al65Cu20CO15(铸态)十次准晶11.51.0Al65Cu20CO15（850退火）十次准晶11.01.2Al-Cu-Fe二十面体准晶2309.511.01.51.8Al-Cu-Co-Si十次准晶1408.51.0Cl-Co-Ni十次准晶9.5Al-Pd-Mn十次准晶2157.09.50.51.5MgO陶瓷8Z3O陶瓷10.5Al2O3陶瓷13.54.5高强铝合金1.85402.1.2 高温力学性能准晶位错周围存在许多分立的错排点,使位错的可动性大大降低,因此通常情况下准晶表现出极端脆性。然而,实验结果表明9,准晶在某一较高温度以上也会发生明显的塑性形变,并且弹性模量和流变应力也都会随着温度的升高而降低。如Al2Cu2 Fe10二十面体准晶在 650以上、Al-Pd-Mn和 Al-Ru-Cu二十面体准晶在700以上有明显的塑性形变。通过对 Al70.6Pd21.1Mg8.3二十面体准晶单晶在760和 800下的真应力应变曲线分析可知,该准晶在弹性形变区之后立即有一个硬化率很高的塑性形变区,在此之后随着塑性形变量的增加,应力逐渐下降。真应力应变曲线上都有一个明显的应力极大值,该应力的峰值和流变应力都随温度升高而降低。此外,通过高温蠕变等实验得知Al-Ru-Cu、Al-Pd-Mn和Al-Cu-Fe的高温形变激活能分别为610eV、68eV和6.77eV。可见,与高温形变激活能约为2eV的晶体相比,准晶的高温形变激活能要大的多。实验研究表明,准晶高温塑性形变的主要方式仍是位错的滑移。准晶高温塑性变形时,除了位错运动也优先在原子密排面进行、也会发生位错增殖等与晶体塑性变形情况一样之外,它与晶体塑性变形时的主要区别是：由于相位子应变场的存在致使位错的可动性降低,因此位错移动所需的应力较大；准晶位错扫过的区域并非完整的准晶,而是留下一片层错；虽然是在高温形变,原子易于扩散,但相位子应变的回复不可能进行得十分完全,在位错扫过的区域附近还将留下残余的相位子应变；高温下运动的准晶位错可以通过交滑移和攀移面越过障碍,故尚未观察到位错因遇障碍而停止运动的现象；由于准晶的高对称性,在任意取向下都有可能启动较多的滑移系,加之高温有利于位错攀移,故准晶高温形变的过程中极易产生位错反应,因此不象晶体中出现仅由单滑移系被启动的低硬化率的易滑移阶段,而是塑性形变一出现就有很高的硬化率；准晶高温形变过程中,位错反应使相位子分量较大的位错所占比例增大,因而随着位错扫过区域的增大,残余的相位子应变也增大,完整准晶有序性的破坏加剧,使位错运动的障碍减弱,结果导致流变应力随塑性形变的增加而减小。2.1.3 摩擦性能准晶材料的摩擦磨损行为研究相对开展较早,这主要得益于准晶薄膜制备技术的日臻成熟。表2给出了几种常用材料和 Al 65 Cu20 Fe15准晶薄膜的维氏硬度和摩擦系数。可见,准晶薄膜与块体准晶的硬度基本相同,都远远高于钢及铝合金,多数情况下准晶薄膜的摩擦系数要略大于块体准晶,但都小于其它金属。因此,准晶薄膜具有较好的耐磨性能。准晶薄膜本身的断裂韧性较低,可以通过加入韧性相(如 Fe-Al相)形成准晶复合涂层,在保持较高的硬度和耐磨性的同时提高其断裂韧性。表2：部分常见材料和准晶薄膜的硬度和摩擦系数材料维氏硬度/GPa摩擦系数（加载20N）钢球压力R=0.79mm金刚石头R=0.79mm金刚石头R=0.20mm铝合金（AU4G）0.870.150.550.230.37低碳钢1.200.30.220.110.32钢0.480.050.240.120.42Al65Cu20Fe19准晶5.201.500.140.150.19热喷涂Al65Cu20Fe19准晶膜，铝合金基体5.400.500.190.080.20热喷涂Al64Cu18Fe8Cr8准晶膜，低碳钢基体5.500.500.220.070.22热喷涂Al67Cu9Fe105Cr105Si3准晶膜，铜基体5.800.500.190.070.23最近通过AL59CU25.5Fe12.5B3 块体准晶/类金刚石涂层摩擦副的干摩擦实验研究表明,室温下准晶材料具有较低的摩擦系数,并随着正应力和摩擦速度的增加,摩擦系数下降,温度的提高将极大地增加摩擦系数,并且由于摩擦磨损机制由以粘着磨损、磨粒磨损为主转变为以剥落磨损为主而极大地增加了磨损相对量。这一研究结果有助于进一步深入研究准晶材料的摩擦磨损,尤其是高温摩擦磨损行为。2.1.4 表面抗氧化及不粘特性氧对Al系准晶中的Al具有择优氧化性,因此氧化时Al被优先氧化。氧化的作用使Al在准晶表面富集,进而形成一层致密的Al2O3 氧化膜(表面氧化层)。氧化膜的厚度与氧化环境有关,它在真空、大气和水中的厚度分别为0.140.18nm、119216nm和518816nm。由于氧化膜具有钝化作用,所以准晶的抗氧化性能一般都比较好。准晶在费米能级处的电子密度较低,再加上准晶薄膜表层具有一定的粗糙度,故准晶薄膜具有较低的表面能,其大小接近传统不粘材料聚四氟乙烯,因此具有优良的表面不粘性。2.1.5 弥散强化特性 准晶高硬度的特性使其理所当然地能成为一种弥散强化相来增强基体金属。形成准晶弥散强化的方法主要有两种,即热处理和粉末冶金。热处理就是通过固态反应析出准晶相并弥散分布于基体中,从而起到强化合金的作用。最早发现这一效果的是英国皇家空军研究院,他们在对经气相沉淀技术获得的Al-Cr-Fe层状材料进行热轧成型并热处理后,发现在材料的基体中均匀析出了一种直径仅为 35nm 的球状富Fe亚稳相。当时并不知道这个富Fe亚稳相的结构,但就是析出了这种亚稳相,使材料呈现出优良的综合性能,如室温拉伸强度达到824855MPa,杨氏模量达到87120GPa,延伸率仍可保持5%10%。虽然其后在一系列的高强度Al基过渡金属合金中也都发现了该合金相,但直到1993年张晓东等利用透射电镜微区衍射及改进的能谱分析技术才确定了这种富Fe亚稳相原来就是具有5次对称性的准晶。这一发现为发展新型准晶结构材料奠定了基础。目前已可人为地控制准晶相在基体材料中的析出。如Nilsson等将低碳马氏体钢在500下长时间退火,使准晶相在钢基体中弥散析出,获得了极好的强化性能(硬度730HV,抗拉强度接近3000MPa)。粉末冶金法就是利用粉末冶金技术将准晶颗粒与金属粉混合后在高温下挤压成由准晶颗粒与金属基复合的材料。Tsai等采用该技术制成Al-Cu-Fe准晶颗粒Al基复合材料,其室温强度和韧性均是7075-T6铝合金的1.5倍,而室温塑性则是7075-T6铝合金的3倍,尤其是在300中温下的强度可达210MPa,是上述铝合金的10倍。我国科学工作者齐育红等采用该方法也成功地制备出Al-Cu-Cr准晶颗粒Al复合材料,获得了1200MPa这一比纯铝高四倍的维氏硬度。同时他们进一步研究了该复合材料的摩擦学性能,发现准晶复合材料的摩擦系数和磨损率均优于纯铝。2.2 物理性能2.2.1 密度准晶的密度比经过退火后得到的相同成分晶态相的密度约低2%,这表明准晶中原子的排列虽然比较密集,但其有序度低于晶态合金。2.2.2 导电性通常晶体的电阻率最高只有数十/cm,非晶体合金的电阻率最高也只有几百/cm,而准晶的电阻率却非常高,如在液氦下Al-Cu-Li,Al-Cu-Ru,Al-Cu-Fe系准晶的电阻率分别为900、10003000和130011000/cm,而Al2Pd2Re系准晶的电阻率更高,达1/cm以上。因此,高的电阻率是准晶性能的显著特点之一。准晶的电阻率对结构的完整性十分敏感,准晶结构越完整电阻率越高,由此也充分说明高电阻率是准晶固有的特性。此外,准晶的电阻率具有负的温度系数,即电阻率随温度的升高而下降。2.2.3 导热性与普通金属材料相比,准晶材料的导热性较差。在室温下准晶的导热率比铝和铜低两个数量级、比不锈钢低一个数量级,与常用的高隔热材料ZrO2相近。与准晶的电阻率一样,准晶的导热性也具有负的温度系数,并且对准晶结构的完整性也较为敏感,即准晶结构越完整其导热性越差。此外,准晶的热扩散系数和比热容都随温度的升高而增大。2.2.4 光传导特性与普通的金属材料相比,结构完好的准晶样品的光传导特性显得非常特殊,在较低的频率范围内,准晶的光导率很小,且在104cm-1时有很宽的峰值。在二维的准晶材料中,光导率对其结构的各向异性很敏感。2.2.5 磁性能准晶的磁性能是人们较为关注但又知之甚少的一个内容,这里主要介绍实验研究较多的Al-Mn系二十面体准晶的磁性研究成果。根据研究Al-Mn系准晶合金的直流和交流磁化率与温度之间的关系发现,其磁化率与温度之间遵守居里-外斯规律,显示负的居里温度,并在约10K时存在自旋玻璃转变。由直流磁化率与温度的关系求出含Mn为20%at的Al-Mn及 Al-Mn-Si系准晶合金的平均有效磁矩为1.4B。通过进一步的核磁共振、核比热与磁比热以及饱和磁矩的研究发现,Al-Mn系准晶中并不是所有Mn原子都具有磁矩,且具有磁矩的Mn原子其磁矩大小也各不相同,具有一定的分布。2.2.6 储氢特性金属材料的储氢特性主要取决于金属于氢之间的化学反应以及金属中可容纳氢原子的间隙位置和数量。在大多数过渡金属中,氢趋向于四面体位置,因而具有四面体结构的Laves相是很好的储氢材料。而二十面体准晶就拥有大量的四面体配位结构,因此从理论上讲这类准晶具备了储氢能力。Kelton等通过对Ti系二十面体准晶的储氢能力实验证实了这一设想,此后在其它系的准晶合金(如 Zr2 Cu2Ni2 Al等 )中也都得到了证实。第3章 准晶材料的发展趋势以及性能比较3.1 准晶材料的应用准晶材料具有的一系列性能特点,使其从高技术领域如应用于航空航天器机翼和机身的表面涂层、航空发动机叶片上的热障膜以代替传统的氧化锆和锆钇氧化物,到一般工业领域如用于轻合金表面涂层等,都具有广阔的应用前景。然而由于准晶的脆性问题,严重阻碍了它在结构材料中的应用。因此,目前准晶材料的应用仍主要在准晶薄膜 (准晶涂层 )和准晶复合材料两方面。3.1.1不粘锅涂层准晶坚硬与不粘的特性最早被利用于烹饪器具的涂层,第一个准晶应用的专利不粘锅涂层于1988年在法国诞生11。不粘锅涂层通常是利用喷涂技术将Al2Cu2 Fe准晶颗粒沉积到基体上,并形成一个均匀薄膜。由于同时加入了Cr等合金元素,因此该薄膜除具有较低的表面能,即具有优良的不粘性能外,还具有优良的耐蚀性、耐高温性(可承受750高温 )、高的硬度(是不锈钢硬度的 2倍以上 )和高的耐磨性。准晶涂层导热性差,在升温的初期涂层犹如一层绝热层,使底部积聚的热量均匀地扩散至整个表面而不会产生局部过热,烹饪结束又能使热量在锅中均匀地保持一段时间,完全符合食品烹饪要求。所以,准晶涂层不粘锅的出现,显示了取代传统的耐磨性差、使用寿命短的聚四氟乙烯涂层 ( Tef lon )不粘锅的趋势。据中国对外贸易 2000年9月的报道,至20世纪末仅法国SNM I公司每月就要生产3万件准晶不粘涂层产品(以煎锅为主 ),且随着生产技术的提高和市场的不断扩大,产量将会进一步提高,并不断推出新产品(如烤肉架等 )。3.1.2 热障涂层与航空发动机常用的隔热材料锆钇氧化物及其它隔热材料相比,准晶涂层具有密度低、 硬度高、耐磨、耐蚀、耐氧化、使用温度高及易于制造等优点,因而能满足多种场合下的隔热要求。其形成方法也是利用喷涂技术在基体表面形成一层准晶薄膜。目前准晶热障涂层已在飞机和汽车发动机等部件中得到应用12。3.1.3太阳能选择吸收薄膜准晶本身并不具备光的选择吸收特性,但准晶薄膜与高反射材料组成的多层结构材料,如“铜、绝缘体、准晶、绝缘体”对太阳光却具有选择吸收的特性13。由此构成的绝缘体、准晶、绝缘体多层膜具有很高的热吸收率和很低的热发射率,与现有的工业化材料相比,虽然它们的热吸收率略有降低,但热发射率却要低得多。这些理论和实验的结果,使人们对准晶制作太阳能选择吸收装置产生了极大的兴趣。3.1.4 准晶复合材料准晶弥散强化的特性,正在逐渐走向实用。本文前面提及的Al2Cu2Fe准晶颗粒Al基复合材料已被用作轻质中温高强、高韧结构材料14;由准晶弥散强化的低碳马氏体时效超高强度钢(硬度730HV,抗拉强度接近3000M Pa) ,则可望应用于医疗器械材料。Inoue等15获得的由纳米尺度的Al2Mn2La，Al2Cr-La准晶颗粒增强的Al基合金,因具有优良的弯曲性能和高达12001400M Pa的弯曲强度,而有望应用于航空工业。3.1.5 磁性材料二十面体准晶的独特结构,很容易把它与软磁材料联系在一起。软磁材料的特点是高的磁导率,低的矫顽力和低的铁芯损耗。而二十面体准晶的特点是具有极高的电阻率和较高的对称性(比任何晶态磁性材料都高) ,易磁化轴数比晶态多,各向异性的位垒低,畴壁运动或磁矩转动都比较容易,因而可以有效地降低矫顽力和铁芯损耗。所以,虽然二十面体准晶因具有磁各向异性而降低了磁导率,但仍有可能成为具有优异软磁性能的磁性材料。对于二维准晶,若易磁化轴是其周期排列的主轴,则有可能获得单轴各向异性的新的永磁材。由此可见,准晶对磁性的一个重要影响就是磁各向异性16。虽然至今尚未获得真正的准晶磁性材料,但由近期开发的居里温度在300500K的二十面体，Al70-XPd15Mn15BX铁磁性准晶材料17等成果可以相信,随着对准晶材料研究的不断深入,一定能开发出具有实际应用价值的准晶磁性材料。3.2 新材料的性能比较准晶的特殊结构使得人们希望获得具有一系列独特电、热和力学性能的新颖材料。自从稳定准晶被发现以来 ,准晶的各种性能均得到了系统的研究,如它的电、磁、动力学、化学、力学等性能，准晶行为似乎很象其它的金属间化合物 ,更为严重的是它们在室温下 十分脆，而难以作为结构材料使用有两项进展使得准晶的性能研究进入新阶段，一是其电子传输行为。准晶不仅具有极低的导电、导热率而且呈负温度系数二是力学性能也有独特之处,如高温下的超塑性,无形变结构硬化产生、低磨擦系数、不粘性好等等。准晶材料的性能与其他材料相比，特点是较高的硬度，低摩擦系数、不枯性、耐蚀、 耐热和耐磨等，如AlC uFc准晶的硬度为HV8001000，可与氧化硅的硬度相比( HV750 1200 )，比它的组成金属要硬得多(低碳钢为HV70200,铜为H V40105,铝为HV2545)t，但由于准晶材料的本质脆性大大限制了其应用，目前准晶材料的应用主要作为表面改性材料或者作为增强相弥散分布于结构材料中。3.3 准晶材料的发展趋势目前准晶材料的应用有以下几个方面，一是将准晶材料以涂层或薄膜的形式涂覆于其它材料的表面，主要利用它的不粘性、难表面氧化性、耐热、耐磨、低的摩擦系数、耐蚀及特殊的光学性能，从而改变材料表面的性质，优化整体材料的性能。用作炊具表面材料、 隔热材料、太阳能工业薄膜材料等。二是准晶合金的本质脆性和不可避免的存在疏松限制了其本身作为结构件的应用，为了利用其高硬度、不粘性、耐热、耐磨和耐腐蚀等良好的综合性能，考虑第二相强化机制(弥散强化)18，将其用作结构材料的增强相。将准晶相作为时效强化相，用准晶颗粒增强复合材料，用准晶纳米颗粒增强AI基合金等。另外在其导电、热传导、光传导等传导特性、储氢特性、高温塑性等方面也得到了一定程度的应用。准晶材料作为一种新兴材料，从发现至今不过二十几年的时间，由于其特殊的结构和性能已引起了全世界科研工作者的极大兴趣，并认识到了这种新材料的发展潜力，因此，准晶材料将会是今后材料科学领域研究的一个重要方向，尤其是在其制备技术和应用方面， 存在较大的发展空间。准晶薄膜虽然可以制得，但到目前为止，只有法国、日本、美国等几个国家真正掌握了其制备技术。另外，准晶仅在表面涂层、增强材料等几个方面得到了有限的应用，它所具有的独特的热电性、磁阻性、吸氢性、催化性等的应用都还需要进行系统的研究和开发。准晶的应用研究也促进了与其相关的其它领域的发展，诸如准周期光学超晶格的研制、光学准晶、声学准晶和引力波准晶等的发展。总之 ,准晶的应用研究正在向纵深发展,最近几届国际准晶会议都将此列为重要议题。此外,准晶的应用研究也激励着科研人员致力于与准晶相关的其他领域,诸如准周期光学超晶格的研制、光学准晶、声学准晶和引力波准晶的发现为该领域带来了激动人心的成果。由此可见,准晶应用研究是个充满机会和挑战的领域 。第4章 结论与启示准晶和其类似相是一群极特殊的Hume-Ruthery相,其伪Brilouin区为接近Fermi球面的多面体,因而产生强烈的相互作用这种特性影响到该种材料的各种行为,如形成过程、与类似相的关系等等，因此这方面理论和实验研究仍然是热点之一，更重要的发展趋势是应用研究同普通Al基金属间化合物相比,准晶材料包括类似相合金同时具有良好的力学和电、热性能以高硬度、不粘和弱导电导热为代表的性能指标为准晶的应用开辟了广阔前景，而要克服脆性大的弱点可采取制成表面膜或整体复合材料两个途径来克服这个困难，实际上准晶涂层已经成功地被用在不粘锅上而取代了不耐用的Teflon,此外,它作为热障膜而为汽车、航空业所重视,是近期内最可能有突破性进展的方向之一，目前进行中的项目还有发动机内壁涂层和塑料模具等等，而对整体准晶复合材料的应用研究尚在起步阶段,前景广阔,如作为活塞材料等。而我国在准晶的纂础研究方面，需然走在世界前列。但个人以为准晶材料在储氢材料、半导休材料和热致发电材料等方面都应有良好的应用前景，还望国内人士加强研究。 致谢非常感谢任丽蓉老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，她放弃了自己的休息时间，她的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于有他们，我才能在各方面取得