Stable hexagonal ternary alloy phase in Fe-Si-H at 28.6–42.2 GPa and 3000 K

材料科学 合金 结晶学 三元运算 相(物质) 六方晶系 晶体结构 物理 冶金 化学 计算机科学 量子力学 程序设计语言
作者
Suyu Fu,Stella Chariton,Vitali B. Prakapenka,A. V. G. Chizmeshya,Sang‐Heon Shim
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:105 (10) 被引量:9
标识
DOI:10.1103/physrevb.105.104111
摘要

Hydrogen (H) and silicon (Si) are considered as important light elements for the planetary cores. A large amount of H is able to alloy with pure Fe metal at high pressures. Si can also alloy well with Fe. However, it remains uncertain how much H can alloy with iron silicides and if it alloys how H can alter the crystal structures of Fe-Si alloys at high pressures-temperatures ($P\text{\ensuremath{-}}T$). We performed experiments on Fe-9Si and Fe-16Si alloys (9 and 16 wt % Si, respectively) in a H medium up to 42.2 GPa and 3000 K in diamond-anvil cells coupled with pulsed laser heating and gated synchrotron x-ray diffraction techniques. We found conversion of the Fe-Si alloys into Fe-rich (fcc and dhcp $\mathrm{Fe}{\mathrm{H}}_{x}$), Si-rich (B20 and B2 FeSi), and intermediate (${\mathrm{Fe}}_{5}{\mathrm{Si}}_{3}{\mathrm{H}}_{x}$) phases. The new ${\mathrm{Fe}}_{5}{\mathrm{Si}}_{3}{\mathrm{H}}_{x}$ phase has a structure similar to the hexagonal ${\mathrm{Fe}}_{5}{\mathrm{Si}}_{3}$ phase but with expanded volumes, and thus, possible H incorporation. Both the observed volume expansion and the H content estimated by density-functional theory calculations support a significant amount of H with H/Fe \ensuremath{\approx} 0.6 in the crystal structure. Because ${\mathrm{Fe}}_{5}{\mathrm{Si}}_{3}$ is known to break down above \ensuremath{\sim}1300 K at \ensuremath{\sim}18 GPa, our results suggest that hydrogen stabilizes the hexagonal structure at high $P\text{\ensuremath{-}}T$. These results have implications for the crystallization of Fe-rich liquid at the solid-to-liquid boundary of planetary cores and possible existence of chemical heterogeneities in the solid cores.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
高高的夕阳完成签到,获得积分10
2秒前
JJ完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
大个应助wangchong采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
啊啊啊完成签到 ,获得积分10
7秒前
英俊的铭应助经道天采纳,获得10
8秒前
8秒前
新小pi完成签到,获得积分10
8秒前
erhao完成签到,获得积分10
9秒前
lcc应助dan1029采纳,获得10
9秒前
886发布了新的文献求助10
10秒前
123完成签到,获得积分10
10秒前
wuhuhu应助临时采纳,获得10
10秒前
Jacob完成签到,获得积分10
10秒前
liuwenjie发布了新的文献求助10
10秒前
小蘑菇应助yiyi采纳,获得10
12秒前
半夏应助五音不荃采纳,获得10
16秒前
17秒前
18秒前
18秒前
Isabelee完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
无限符号完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
20秒前
zhangxiaoqing发布了新的文献求助100
20秒前
KaleemUllah发布了新的文献求助10
21秒前
zzz发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
21秒前
无限符号发布了新的文献求助10
22秒前
面包噎人完成签到,获得积分20
23秒前
科研通AI6应助平常破茧采纳,获得10
23秒前
五音不荃应助文件撤销了驳回
24秒前
24秒前
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 6000
Real World Research, 5th Edition 680
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 660
Superabsorbent Polymers 600
Handbook of Migration, International Relations and Security in Asia 555
Between high and low : a chronology of the early Hellenistic period 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5675369
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4945575
关于积分的说明 15152710
捐赠科研通 4834585
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2589541
邀请新用户注册赠送积分活动 1543247
关于科研通互助平台的介绍 1501131