热力学诱导的体心立方铁的结构竞争性与非平衡下的 metastability
材料科学
2025-06-27 v1 地球物理
摘要
铁的结构与稳定性在多兆帕压力下的熔点附近是高压物理学和地球与行星科学中具有重要意义的议题。虽然体心立方(BCC)相通常被认为在低温下不稳定，但其在地球内核(IC)中约为0.5 eV 的高温下相对于六方紧密堆(HCP)相的稳定性仍是正在进行的理论与实验争论。我们的第一性原理计算显示，能量显著下降，势能曲线出现平台态和局部极小值，以及在电子温度升高(>1-1.5 eV)时所有声子模式的稳定化。这些效应增加了 BCC、HCP 和面心立方(FCC)相之间的竞争，导致 BCC 结构的 metastability。此外，BCC 铁的热力学稳定性因其巨大的晶格振动熵而得到增强。这种在非平衡条件下的热力学诱导的结构竞争性和 metastability 提供了理解铁相关系及固化过程的清晰理论框架，适用于实验和 IC 中的情形。
关键词
引用
@article{arxiv.2501.00524,
title = {Thermal Induced Structural Competitiveness and Metastability of Body-centered Cubic Iron under Non-Equilibrium Conditions},
author = {Shuai Zhang and Aliza Panjwani and Penghao Xiao and Maitrayee Ghosh and Tadashi Ogitsu and Yuan Ping and S. X. Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.00524},
year = {2025}
}
备注
5 pages, 4 figures