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.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
Akim应助GOAT采纳,获得10
刚刚
妮妮发布了新的文献求助10
1秒前
柏1Y发布了新的文献求助10
1秒前
大蒜泥发布了新的文献求助10
1秒前
ling发布了新的文献求助10
2秒前
Cui完成签到,获得积分10
2秒前
墨怡发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
小太阳完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
上官若男应助ZhengGangan采纳,获得10
7秒前
CodeCraft应助zhangningning采纳,获得10
7秒前
炸安完成签到 ,获得积分10
7秒前
cjesty完成签到,获得积分10
7秒前
huang123发布了新的文献求助30
8秒前
拨云见日完成签到,获得积分10
9秒前
东方元语应助科研通管家采纳,获得20
9秒前
9秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
cenghao完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
lizishu应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
10秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
xx应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
Cui发布了新的文献求助30
10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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6518147
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8310924
关于积分的说明 17767390
捐赠科研通 5620166
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2926154
邀请新用户注册赠送积分活动 1902976
关于科研通互助平台的介绍 1763953