J. Phys. I France 6 (1996) 1153-1164
DOI: 10.1051/jp1:1996121

From Modulated Phases to a Quasiperiodic Structure with a Cubic Point Group and inflation Symmetry

P. Donnadieu¹, H.L. Su^{2, 3}, A. Proult¹, M. Harmelin², G. Effenberg⁴ and F. Aldinger<sup>3

1</sup>  Laboratoire d'Etude des Microstructures, CNRS/ONERA, B.P. 72, 92322 Châtillon Cedex, France
²  Centre d'Etudes de Chimie Métallurgique, CNRS, 15 rue Georges Urbain, 94407 Vitry Cedex, France
³  Max-Planck-Institut für Metallforschung, Institut für Werkstoffwissenschaft, PML, Heisenbergstrasse 5, 70569 Stuttgart, Germany
⁴  Materials Science International Services GmbH, Nobelstr. 15, 70569 Stuttgart, Germany

Received 18 April 1996, accepted 23 May 1996

Abstract
A new organisation of the condensed matter has been identified in a rapidly solidified Mg-61 at.% Al alloy. The structure is characterized by a cubic point group and quasiperiodic electron diffraction patterns showing a remarkable inflation symmetry. This new state stands as a cubic quasicrystal with an inflation symmetry characterized by ratios between inflated motifs which frequently take values related to (i.e. and . For alloys with a lower Al content (51.9 and 55.3 at.%) we identify quasiperiodic structures with a cubic point group and no inflation symmetry. These phases are similar to the incommensurately modulated structures observed in other systems (V-Ni-Si, Mo-Cr-Fe). According to the electron diffraction patterns, these modulated phases are precursor states of the cubic quasicrystal with inflation symmetry. All these phases are metastable and transform on annealing around 300 °C into the crystalline phases expected from the equilibrium Mg-Al system in this composition range.

Résumé
Nous avons identifié dans un alliage Mg-61 at.% Al élaboré par trempe rapide un nouvel état organisé de la matière condensée. Cet état constitue le premier exemple de quasicristal de groupe ponctuel cubique avec des diagrammes de diffraction quasipériodiques ayant une symétrie d'inflation remarquable : les rapports entre les motifs inflatés ont des valeurs irrationnelles reliées à et . Pour des teneurs inférieures en Al (51,9 et 55,3 at.%), nous obtenons aussi des alliages à structures quasicristallines de groupe ponctuel cubique mais sans la symétrie d'inflation. Ces phases apériodiques sont analogues aux phases modulées incommensurables identifiées dans d'autres systèmes (V-Ni-Si, Mo-Cr-Fe). D'après les diagrammes de diffraction électronique, ces phases modulées sont des états quasipériodiques précurseurs de la structure à symétrie d'inflation. Toutes ces phases sont métastables et évoluent par recuit vers 300 °C vers les phases cristallisées prévues par le diagramme d'équilibre Mg-Al dans ce domaine de composition.

© Les Editions de Physique 1996