Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-10-17T13:44:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Full Version Text of Masters Dissertation (FINAL).pdf: 2248443 bytes, checksum: a736d9499830c375c8774936a8f7f8b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T13:44:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Full Version Text of Masters Dissertation (FINAL).pdf: 2248443 bytes, checksum: a736d9499830c375c8774936a8f7f8b6 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / The quasicrystalline alloy which contains the element aluminum present dispersion of particles in nanometric scale that exhibit high values of mechanical strength at room temperatures and high temperatures. The quasicrystalline solids have no crystallographic conventional symmetrical structures; but they are constituted by a unit cell with periodic repetition in space and ordination mode, intermediate between periodic phases and crystalline phases amorphous non-crystalline. The process of Mechanical alloying, a technique of powder metallurgy developed in the 60's, it was established as a viable processing method in the solid state to produce various quasicrystalline phases metastable and stable. The interest in obtaining this material is due to its good structural, electronic and magnetic properties, and the interactions between the properties. In general, the quasicrystalline alloy show resistant to friction and wear, good electrical and thermal insulators, are hard, used in photonic sensors and some formations of quasicrystals are good hydrogen storers. In this work, researched he used the Mechanical alloying to obtain the icosahedral and decagonal phases Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 in order to study the magnetic properties. Samples of quasicrystalline alloys were obtained by high energy milling with balls mass ratio of 20: 1 with rotation of 200rpm, at time intervals ranging from 1 hour to 40 hours a planetary ball mill Pulverisette 5 Frittsch. Evaluations of physical characterizations were made by scanning electron microscopy showed a microstructure with nonuniform and large nodules symmetries. The X-ray diffraction provides information about identification of phases resulting from Al65Mn22Cu13 Al67,6Cr23,3Fe9,1 and alloys, the formation of icosahedral phases, intermetallic and decagonal and the presence of typical diffraction pattern peaks of their crystallographic network. The magnetic measurements were performed as a function of temperature M (T), and also due to the applied field F (M). It can be concluded that the formation of quasicrystalline phases is possible as grinding time and speed for Al65Mn22Cu13 Al67,6Cr23,3Fe9,1 and alloys obtained by Mechanical alloying process. / As ligas quasicristalinas que contém o elemento o alumínio, apresentam dispersão de partículas em escala nanométrica que apresentam valores elevados de resistência mecânica em temperaturas ambientes e em altas temperaturas. Os sólidos quasicristalinos possuem estruturas simetricas não cristalográfica convencional; mas são constituídos por uma célula unitária com repetição periódica no espaço e ordenação, de modo, intermediário entre as fases cristalinas periódicas e as fases não-cristalinas amofas. O processo de mecanossíntese, uma técnica da metalurgia do pó desenvolvida nos anos 60, foi estabelecido como um método viável de processamento no estado sólido para a produção de várias fases quasicristalinas metaestáveis e estáveis. O interesse de obtenção desse material é devido as suas boas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas, e a interações entre as propriedades. Em geral, as ligas quasicristalinas mostram resistentes á fricção e ao desgaste, bons isolantes elétricos e térmicos, são duros, utilizados em sensores fotônicos e algumas formações de quasicristais são bons armazenadores de hidrogênio. Neste trabalho, pesquisou o usou da mecanossíntese para a obtenção das fases icosaedral e decagonal Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 com o intuito de estudar as propriedades magnéticas. As amostras das ligas quasicristalinas foram obtidas por moagem de alta energia com razão massa bolas de 20: 1, com rotação de 200 rpm, nos intervalos de tempo que variou de 1 hora até 40 horas em um moinho de bola planetário Frittsch Pulverisette 5. Avaliação das cararterizções físicas foram feitas por microscopia eletrônica de varredura apresentaram uma microestruturas com simetrias não uniforme e nódulos grandes. Adifração de raios-X fornece informações sobre identificações das fases decorrentes das ligas Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 as formações das fases Icosaedral, decagonal e intermetálicas e a presença de picos padrões de difração típicos da sua rede cristálografica. As medidas magnéticas realizadas foram em função da temperatura M (T), e também em função do campo aplicado M (H). Pode-se concluir que é possível a formação das fases quasicristalinas conforme o tempo de moagem e da velocidade para ligas Al65Mn22Cu13 and Al67,6Cr23,3Fe9,1 obtido pelo processo mecanossíntese.

Nous considérons le problème d’un électron sur des pavages quasipériodiques en une et deux dimensions. Nous introduisons tout d’abord les pavages quasipériodiques d’un point de vue géométrique, et défendons en particulier l’idée que ces pavages sont les pavages apériodiques les plus proches de la périodicité. Nous concentrant plus particulièrement sur l’un des pavages quasipériodiques les plus simples, la chaîne de Fibonacci, nous montrons à l’aide d’un groupe de renormalisation que la multifractalité des états électroniques découle directement de l’invariance d’échelle de la chaîne. Élargissant ensuite notre champ d’étude à un ensemble de chaînes quasipériodiques, nous nous intéressons au théorème de label des gaps, qui décrit comment la géométrie d’une chaîne donnée contraint les valeurs que peut prendre la densité d’états intégrée dans les gaps du spectre électronique. Plus précisément, nous nous intéressons à la façon dont l’énoncé de ce théorème est modifié lorsque l’on considère une séquence d’approximants périodiques approchant une chaîne quasipériodique. Enfin, nous montrons comment des champs de hauteurs géométriques peuvent être utilisés pour construire des états électroniques exacts sur des pavages en une et deux dimensions. Ces états sont robustes aux perturbations du hamiltonien, sous réserve que ces dernières respectent les symétries du pavage sous-jacent. Nous relions les dimensions fractales de ces états à la distribution de probabilités des hauteurs, que nous calculons de façon exacte. Dans le cas des chaînes quasipériodiques, nous montrons que la conductivité suit une loi d’échelle de la taille de l’échantillon, dont l’exposant est relié à cette même distribution de probabilités. / We consider the problem of a single electron on one and two-dimensional quasiperiodic tilings. We first introduce quasiperiodic tilings from a geometrical point of view, and point out that among aperiodic tilings, they are the closest to being periodic. Focusing on one of the simplest one-dimensional quasiperiodic tilings, the Fibonacci chain, we show, with the help of a renormalization group analysis, that the multifractality of the electronic states is a direct consequence of the scale invariance of the chain. Considering now a broader class of quasiperiodic chains, we study the gap labeling theorem, which relates the geometry of a given chain to the set of values the integrated density of states can take in the gaps of the electronic spectrum. More precisely, we study how this theorem is modified when considering a sequence of approximant chains approaching a quasiperiodic one. Finally, we show how geometrical height fields can be used to construct exact eigenstates on one and two-dimensional quasiperiodic tilings. These states are robust to perturbations of the Hamiltonian, provided that they respect the symmetries of the underlying tiling. These states are critical, and we relate their fractal dimensions to the probability distribution of the height field, which we compute exactly. In the case of quasiperiodic chains, we show that the conductivity follows a scaling law, with an exponent given by the same probability distribution.

Cette thèse est consacrée à l'étude des structures atomiques des phases icosaédriques de type F et leurs dislocations.<br /><br />Dans cette étude nous avons d'abord construit une structure générique permettant de traiter dans un seul schéma les phases icosaédriques de type F connues. Afin de valider ce modèle nous avons synthétisé quelques compositions suggérées par ce dernier. Ces synthèses ont permis entre autres de découvrir deux nouvelles phases quasipériodiques à la stoechiométrie Al66,08Cu21,35Mn8,29Fe4,28 , l'une icosaédrique (métastable) de type F et l'autre décagonale (stable). Elles ont montré, à une composition au-delà de celles déjà étudiées dans le système (Al,Pd,Fe), l'existence d'une phase F-IQC.<br /><br /> Globalement, ces résultats expérimentaux d'études de nouvelles phases icosaédriques ont permis de montrer la fiabilité du modèle : sur les trois essais de nouvelles compositions, deux ont montré l'existence de phases icosaédriques de type F et la troisième a mis en évidence une phase décagonale en relation d'épitaxie canonique avec la phase icosaédrique brut métastable (axe 10 confondu avec un axe 5).<br /><br />Possédant un modèle fiable nous avons donc pu y introduire des dislocations. Nous avons ainsi précisé la géométrie des dislocations à l'échelle atomique, hors de la zone de cœur, dans les phases F-IQC. Dans cette structure nous avons aussi identifié les mouvements des phasons et tenté d'apporter des éléments de réponse aux mouvements de ces dislocations.

Les objets considérés dans cette thèse sont les empilements de sphères égales, principalement de $R^n$, et les beta-entiers, pour lesquels on utilise indifféremment le langage des empilements de sphères ou celui des ensembles uniformément discrets pour les décrire. Nous nous sommes concentrés sur les problèmes suivants : (i) aspects métriques et topologiques de l'espace des empilements de sphères pour lequels nous prouvons un théorème de compacité qui généralise le Théorème de Sélection de Mahler relatif aux réseaux, (ii) les relations entre trous profonds et la densité par la constante de Delone ainsi que la structure interne asymptotique, en couches, des empilements les plus denses, (iii) les empilements autosimilaires de type fini pour lesquels nous montrons, pour chacun, l'existence d'un schéma de coupe-et-projection associé à un entier algébrique (l'autosimilarité) dont le degré divise le rang de l'empilement, dans le contexte des quasicristaux mathématiques, (iv) les empilements de sphères sur beta-réseaux, dont l'étude a surtout consisté à comprendre l'ensemble discret localement fini $Z_\beta$ des beta-entiers et à proposer une classification des nombres algébriques qui complémente celle de Bertrand-Mathis, reportée dans un article de Blanchard, et où la mesure de Mahler de beta intervient naturellement.