Al-Cu-Fe 合金：准晶及其熔体之间的关系

理解液相与固相性质之间关联的机制，对于制造新型先进固体材料（如玻璃、准晶和高熵合金）至关重要。在此，我们针对可作为研究准晶形成微观机制模型的准晶形成 Al-Cu-Fe 合金探讨这一问题。我们实验研究了液体的两个结构敏感性质——粘度和过冷度，并将结果与短程有序（SRO）的从头算研究进行了比较。我们观察到，Al-Cu-Fe 熔体中的 SRO 呈多面体结构，主要由扭曲的 Kasper 多面体构成。然而，几乎不存在拓扑完美的二十面体，即使是二十面体准晶相的化学计量比也表明，局部多面体的拓扑结构在熔化时并未保留。结果表明，从径向分布函数和键角分布函数中提取的 Al-Cu-Fe 系统中原子间相互作用的主要特征，在液态和固态下是相同的。具体而言，该系统表现出明显的 Fe 与 Cu 之间的排斥作用，以及 Fe 与 Al 之间的强化学相互作用，且这些相互作用几乎与浓度无关。我们认为，熔体的 SRO 和结构敏感性质可以作为固相形成的有用指标。特别是在与二十面体相成分相对应的浓度区域，观察到化学短程有序发生了变化，这导致粘度和过冷度等温线上出现极小值，并对凝固的初始阶段产生显著影响。