Thermal stability of Al-Cu-Fe icosahedral alloys

(Received 11 April 1991, revised 19 July 1991, accepted 19 August 1991)

Abstract
A stable ideally quasiperiodic phase exists in a small range of concentration, close to the composition Al ₆₂Cu _25.5Fe _12.5. Reducing the iron content, or replacing small amounts of copper by aluminium, lead to icosahedral alloys which exhibit around 650  C structural transformations of unclear nature: in the X-ray powder diffraction pattern, the peak profiles become purely Lorentzian (Al _62.3Cu _25.3Fe _12.4) or diffuse "side-bands" appear in the tails of the Bragg peaks (Al ₆₃Cu _24.5Fe _12.5). In the last case long annealing treatments eventually transform the Bragg peaks into diffuse peaks located at positions clearly off the ideal icosahedral symmetry. Small deviations from this composition range lead to Bragg peaks with shoulders whatever the heat-treatment may be; perfect icosahedral order is never obtained for these compositions (Al _63,25Cu _24,5Fe _12,25, Al ₆₄Cu ₂₄Fe ₁₂, Al ₆₃Cu ₂₅Fe ₁₂).

Résumé
Une phase stable idéalement quasipériodique existe dans un petit domaine de concentration, au voisinage de la composition Al ₆₂Cu _25,5Fe _12,5. La diminution de la teneur en fer, ou le remplacement de faibles quantités de cuivre par de l'aluminium, conduisent à des alliages icosaédriques qui subissent vers 650  C des transformations structurales dont la nature n'est pas clairement identifiée: dans le diagramme de diffraction des rayons X sur poudre, les profils de raies deviennent purement Lorentziens (Al _62,3Cu _25,3Fe _12,4) ou bien des raies diffuses apparaissent dans le pied des pics de Bragg (Al ₆₃Cu _24,5Fe _12,5). Dans ce dernier cas un long traitement de recuit transforme finalement les pics de Bragg en des pics diffus localisés à des positions clairement en dehors de celles correspondant à la symétrie icosaédrique idéale. De faibles écarts à ce domaine de compositions conduisent à des diagrammes de rayons X où les pics de Bragg sont épaulés quel que soit le traitement thermique ; l'ordre icosaédrique parfait n'est jamais obtenu pour ces compositions (Al _63,25Cu _24,5Fe _12,25, Al ₆₄Cu ₂₄Fe ₁₂, Al ₆₃Cu ₂₅Fe ₁₂).