ABSTRACT In order to obtain high-quality single grains of the Al-Cu-Ru icosahedral quasicrystal (iQC), suitable for a structure analysis, the crystal growth conditions with the self-flux method have been studied. The melts of the master alloys with the compositions of Al57.0+xCu39.5-xRu3.5 (x = 0, 2.5, 5, 7.5, 10) and Al62.0Cu34.0+y Ru4.0-y (y = 0, 0.5, 1.5) were held at 1150°C for 2 h, then cooled down to 800, 900, or 1000°C at a rate of −2 K/h, and subsequently retained for various durations, up to 750 h. Single grain iQCs having several millimetre-sizes, which were evaluated their quality by powder X-ray diffraction (XRD), were grown throughout this study. The peak of (664004) reflection in powder XRD of the iQCs grown at 1000°C has approximately 50% narrower width than that grown at 800°C. The inhomogeneity of the compositions intra- as well as inter-grains grown at 800°C was observed. High-quality single grains with homogeneous composition could be achieved with a long-time annealing at 900°C or regardless of the annealing time at 1000°C. By changing the Al/Cu ratio of the master alloys, the composition could also be controlled for the iQCs grown at 1000°C. Single-crystal XRD experiment with synchrotron radiation on Al66.6Cu16.4Ru17.0 iQC, grown at 1000°C, resulted in the collection of 2680 independent Bragg reflections that confirms the high-quality of the sample. The phase retrieval of the diffraction data resulted successfully in obtaining the structure solution, which reveals some characteristic features of this face-centred iQC structure.

中文翻译：

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自熔剂单晶Al-Cu-Ru二十面体准晶的生长和表征

摘要 为了获得适合结构分析的高质量单晶 Al-Cu-Ru 二十面体准晶 (iQC)，研究了自助熔剂法的晶体生长条件。具有 Al57.0+xCu39.5-xRu3.5 (x = 0, 2.5, 5, 7.5, 10) 和 Al62.0Cu34.0+y Ru4.0-y (y = 0, 0.5, 1.5) 在 1150°C 下保持 2 小时，然后以 -2 K/h 的速率冷却至 800、900 或 1000°C，随后保持不同的持续时间，最多 750 小时。在整个研究过程中，生长了几个毫米大小的单颗粒 iQC，通过粉末 X 射线衍射 (XRD) 对其质量进行了评估。在 1000°C 下生长的 iQC 的粉末 XRD 中的 (664004) 反射峰的宽度比在 800°C 下生长的峰窄约 50%。观察到在 800°C 下生长的晶粒内和晶粒间的组合物的不均匀性。在 900°C 下长时间退火或与 1000°C 下退火时间无关，可以获得具有均匀成分的高质量单晶粒。通过改变母合金的 Al/Cu 比例，还可以控制在 1000°C 下生长的 iQC 的成分。在 1000°C 生长的 Al66.6Cu16.4Ru17.0 iQC 上使用同步辐射的单晶 XRD 实验收集了 2680 个独立的布拉格反射，证实了样品的高质量。衍射数据的相位检索成功地获得了结构解，这揭示了这种以面心为中心的 iQC 结构的一些特征。在 900°C 下长时间退火或与 1000°C 下退火时间无关，可以获得具有均匀成分的高质量单晶粒。通过改变母合金的 Al/Cu 比例，还可以控制在 1000°C 下生长的 iQC 的成分。在 1000°C 生长的 Al66.6Cu16.4Ru17.0 iQC 上使用同步辐射的单晶 XRD 实验收集了 2680 个独立的布拉格反射，证实了样品的高质量。衍射数据的相位检索成功地获得了结构解，这揭示了这种以面心为中心的 iQC 结构的一些特征。在 900°C 下长时间退火或与 1000°C 下退火时间无关，可以获得具有均匀成分的高质量单晶粒。通过改变母合金的 Al/Cu 比例，还可以控制在 1000°C 下生长的 iQC 的成分。在 1000°C 生长的 Al66.6Cu16.4Ru17.0 iQC 上使用同步辐射的单晶 XRD 实验收集了 2680 个独立的布拉格反射，证实了样品的高质量。衍射数据的相位检索成功地获得了结构解，这揭示了这种以面心为中心的 iQC 结构的一些特征。对于在 1000°C 下生长的 iQC，也可以控制组成。在 1000°C 生长的 Al66.6Cu16.4Ru17.0 iQC 上使用同步辐射的单晶 XRD 实验收集了 2680 个独立的布拉格反射，证实了样品的高质量。衍射数据的相位检索成功地获得了结构解，这揭示了这种以面心为中心的 iQC 结构的一些特征。对于在 1000°C 下生长的 iQC，也可以控制组成。在 1000°C 生长的 Al66.6Cu16.4Ru17.0 iQC 上使用同步辐射的单晶 XRD 实验收集了 2680 个独立的布拉格反射，证实了样品的高质量。衍射数据的相位检索成功地获得了结构解，这揭示了这种以面心为中心的 iQC 结构的一些特征。