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Mg-Zn-Y 합금에서 준결정 및 준결정 유사상
Quasicrystals And Related Approximant Phases in Mg-Zn-Y

박은수   (연세대학교 재료공학부 준결정재료연구단UU0000936  ); 옥재범   (연세대학교 재료공학부 준결정재료연구단UU0000936  ); 김원태   (청주대학교 물리학과UU0001267  ); 김도향   (연세대학교 재료공학부 준결정재료연구단UU0000936  );
  • 초록

    [ $Mg_{68}Zn_{28}Y_4$ ] 합금의 응고 조직은 primary solidification phase, primary solidification phase로부터 성장된 ${\alpha}-Mg$ dendrite, 그리고 응고 말기에 형성된 eutectic structure의 세 가지형태 조직으로 구성되어져 있다. Primary solidification phase에는 매우 큰 정도의 phason strain이 존재하고 있으며, $a=27.2{\AA}\;and\;{\alpha}=63.43^{\circ}$ 의 격자상수를 갖는 1/1 rhombohedral approximant가 존재한다. 이와 같은 rhombohedral approximant의 구조는 six dimensional face centered hyper-cubic lattice에 phason strain을 도입함에 의해 얻어질 수 있다. Decagonal phase는 icosahedral phase로부터 방위 관계를 가지며 형성되며, $Mg_4Zn_7$ 는 decagonal phase로부터 방위관계를 가지며 성장한다. 이는 세 상간에 구조적 유사성이 존재하고 있음을 의미하며, 응고시 용질원자의 분배에 의해 이들 세 상이 순서대로 형성되어진다.


    As-cast microstructure of Mg-rich $Mg_{68}Zn_{28}Y_4$ has been investigated by a detailed transmission electron microscopy. The as-cast $Mg_{68}Zn_{28}Y_4$ alloy consisted of three different types of phases: $10{\sim}20{\mu}m$ size primary solidification phase, dendritic phase grown from the primary phase and a eutectic structure formed at the later stage of solidification. The primary solidification phase has an icosahedral structure with a large degree of phason strain. 1/1 rhombohedral approximant phase with lattice parameters: $a=27.2{\AA}\;and\;{\alpha}=63.43^{\circ}$ is first observed in Mg-Zn-Y system. The rhombohedral structure can be obtained by introducing phason strain in the six dimensional face centered hyper-cubic lattice. The decagonal phase nucleates with orientation relationship with the icosahedral phase, and $Mg_4Zn_7$ nucleates with orientation relationship with the decagonal phase, indicating a close structural similarity between the three phases. Gradual depletion of Y during solidification plays an important role in heterogeneous nucleation of decagonal and $Mg_4Zn_7$ phases from icosahedral and decagonal phases respectively.


  • 주제어

    icosahedral phase .   decagonal phase .   1/1 rhombohedral approximant.  

  • 참고문헌 (11)

    1. Abe E, Tsai AP: The atomic structure of Zn Mg rare earth quasicrystals studied by high resolution electron microscopy. In : Dubois J M, Tsai AP, Urban K(Eds): Quasicrystals, Materials Research Society, Warren-dale, pp. 123 128, 1998 
    2. Luo ZP, Sui HX, Zhang SQ: On the stable Mg-Zn-Y quasicrystals. Met Mater Trans A 27A:1779-1784, 1996 
    3. Liu W, Koster U, Zaluska A: Continuous decomposition of icosahedral quasicrystals in Al-Cu-Fe alloys. Phys Stat Sol 125:K9-K14, 1991 
    4. Tsai AP, Niikura A, Inoue A, Masumoto T, Nishita Y, Tsuda K, Tanaka M: Highly ordered structure of icosahedral quasicrystals in Zn-Mg-RE(RE=rare earth metals) systems. Phil Mag Lett 70:169-175, 1994 
    5. Sato TJ, Abe E, Tsai AP: Composition and stability of decagonal quasicrystals in the Zn-Mg-rare-earth systems. Phil Mag Lett 77:213-219, 1998 
    6. Audier M, Guyot P: Rhombohedral to icosahedral solid state transformation in the Al-Cu-Fe alloy. In: Yackaman MJ, Romeu D, Castano V, Gomez A (Eds.): Quasicrystals and Incommensurate Structures in Condensed Matter, World Scientific Publishing Co., Singapore, pp.288-299, 1990 
    7. Luo ZP, Zhang SQ, Tang YL, Zhao DS: On the stable quasicrystals in slowly cooled Mg-Zn-Y alloys. Scripta Metall Mater 32:1411-1416, 1994 
    8. Tsai AP, Niikura A, Inoue A, Masumoto T: Stoichiometric icosahedral phase in the Zn-Mg-Y system. J Mater Res 12, 1468-1471, 1997 
    9. TakakuraH, Sato A, Yamamoto A, Tsai AP: Crystal structure of a hexagonal phase and its relation to a quasicrystalline phase in Zn-Mg-Y alloy. Phil Mag Lett 78:263-270, 1998 
    10. Abe E, Sato TJ, Tsai AP: The structure of a Frank-Kasper decagonal quasicrystal in the Zn-Mg-Dy system: comparison with the Al-Ni-Co system. Phil Mag Lett 77:205-212, 1998 
    11. Singh A, Abe E, Tsai AP: A hexagonal phase related to quasicrystalline phases in Zn-Mg-rare-earth system. Phil Mag Lett 77:95-103, 1998 

 저자의 다른 논문

  • Kim, Won Tae (14)

    1. 1994 "초미세결정합금 $Fe_{76}Cu_{1}Nb_{3}Si_{14}B_{6}$의 강자성공명 연구" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 4 (1): 7~11    
    2. 1997 "기계적 합금화한 비정질 $Fe_{50}Zr_{50}$ 분말의 자기특성" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 7 (1): 7~12    
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    4. 1999 "기판온도가 MgO(001) 기판위에서 에피택시성장한 Fe스파터박막의 특성에 미치는 영향" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 9 (4): 184~189    
    5. 2003 "용사피복법에 의한 준결정코팅층의 제조 및 특성 평가" 大韓溶接學會誌 = Journal of the Korean Welding Society 21 (2): 9~19    
    6. 2003 "Improvement of Glass Forming Ability of Ni-Zr-Ti Alloys by Addition of Si and Sn" 한국주조공학회지 = Journal of Korea Foundry Society 23 (5): 286~290    
    7. 2006 "주조용 합금으로서 Mg-Y-X (X=Al or Mm) 합금의 주조성 및 크리프 성질에 관한 연구" 한국주조공학회지 = Journal of Korea Foundry Society 26 (1): 34~39    
    8. 2006 "Ca-Ma-Zn 합금계에서 비정질 형성능 및 특성 평가" 한국주조공학회지 = Journal of Korea Foundry Society 26 (2): 77~84    
    9. 2012 "Characterization of the Oxide Layer Formed on the Cu-Zr Based Metallic Glass during Continuous Heating" Applied microscopy 42 (3): 174~178    
    10. 2013 "Formation of Amorphous Oxide Layer on the Crystalline Al-Ni-Y Alloy" Applied microscopy 43 (4): 173~176    
  • 김도향 (32)

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