冲击压缩下高达275 GPa的hcp与液态铁的结构研究
材料科学
2023-10-20 v3
摘要
我们结合纳秒激光冲击压缩与原位皮秒X射线衍射,提供了铁在高达275 GPa下的结构数据。我们限定了hcp-液态共存的范围、完全熔化的起始以及液相内的结构。我们的结果表明,铁在冲击压缩下于258(8) GPa完全熔化。配位数分析表明,在这些压力-温度条件下铁为简单液体。我们还对环境的体心立方(bcc)相与高压六方密排(hcp)相之间进行了织构分析。我们排除了与相之间的Rong-Dunlop取向关系(OR)。然而,我们无法区分其他三种密切相关的OR:Burger's、Mao-Bassett-Takahashi和Potter's OR。固-液共存区由先前发表的声速测量得到的熔化起始压力225(3) GPa与X射线衍射测量得到的完全熔化(246.5(1.8)-258(8) GPa)所限定,其相关的最大熔化潜热为623 J/g。该值低于近期报道的理论估计,并表明由内核冻结放热对地球地磁发电机能量预算的贡献小于先前认为的值。这些纳秒冲击实验的熔化压力与持续微秒量级的气体炮冲击实验一致,表明熔化转变发生迅速。
引用
@article{arxiv.2304.07933,
title = {A structural study of hcp and liquid iron under shock compression up to 275 GPa},
author = {Saransh Singh and Richard Briggs and Martin G. Gorman and Lorin X. Benedict and Christine J. Wu and Sebastien Hamel and Amy L. Coleman and Federica Coppari and Amalia Fernandez-Panella and Christopher McGuire and Melissa Sims and June K. Wicks and Jon H. Eggert and Dayne E. Fratanduono and Raymond F. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.07933},
year = {2023}
}