Гексаферрум
| Стали |
|---|
 |
| Фазы |
| Микроструктуры |
| Классы |
| Другие материалы на основе железа |
Гексаферрум и эпсилон-железо (ε-Fe) являются синонимами гексагональной плотноупакованной (HCP) фазы железа , которая стабильна только при чрезвычайно высоком давлении.
В исследовании 1964 года в Университете Рочестера смешали порошок альфа-железа чистотой 99,8% с хлоридом натрия и спрессовали гранулу диаметром 0,5 мм между плоскими гранями двух алмазных наковальнь. Деформация решетки NaCl, измеренная методом рентгеновской дифракции (РФА), служила индикатором давления. При давлении 13 ГПа и комнатной температуре порошок объемно-центрированного кубического (BCC) феррита трансформировался в фазу HCP (рис. 1). При понижении давления ε-Fe быстро превращался обратно в феррит (α-Fe). Удельное изменение объема -0,20 см. 3 /моль ± 0,03. Гексаферрум, как и аустенит , более плотен, чем феррит на границе фаз. Эксперимент с ударной волной подтвердил результаты, полученные с алмазной наковальней. Эпсилон был выбран в качестве новой фазы, соответствующей форме кобальта HCP . [1]
Тройная точка между альфа-, гамма- и эпсилон-фазами на одинарной фазовой диаграмме железа рассчитана как T = 770 К и P = 11 ГПа, [2] хотя это было определено при более низкой температуре T = 750 K (477 ° C) на рисунке 1. Символ Пирсона для гексаферрума — hP2 , а его пространственная группа — P6 3 /mmc . [3] [4]
превращению феррит-гексаферрум, Другое исследование, посвященное металлографическому установило, что это мартенситное, а не равновесное превращение. [5]
Хотя гексаферрум является чисто академическим в металлургическом машиностроении , он может иметь значение и в геологии . Давление и температура Земли железного ядра составляют порядка 150–350 ГПа и 3000 ± 1000 °C. Экстраполяция границы фаз аустенит-гексаферрум на рисунке 1 предполагает, что гексаферрум может быть стабильным или метастабильным в ядре Земли. [1] По этой причине во многих экспериментальных исследованиях изучались свойства ГПУ-железа при экстремальных давлениях и температурах. На рисунке 2 показано поведение ε-железа при сжатии при комнатной температуре до давления, которое наблюдается на полпути через внешнее ядро Земли; нет точек при давлениях ниже примерно 6 ГПа, поскольку этот аллотроп термодинамически нестабилен при низких давлениях, но будет медленно превращаться в α-железо.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Т. Такахаши и В.А. Бассетт, « Полиморфная модификация железа под высоким давлением », Science , Vol. 145 № 3631, 31 июля 1964 г., с. 483–486.
- ^ Г. Краусс, Принципы термической обработки стали , ASM International, 1980, стр. 2, ISBN 0-87170-100-6 .
- ^ Справочник ASM, Том. 3: Фазовые диаграммы сплавов , ASM International, 1992, с. 2.210, ISBN 0-87170-381-5 .
- ^ Файл порошковой дифракции 00-034-0529, Международный центр дифракционных данных , 1983.
- ^ Джайлз, премьер-министр; Лонгенбах, Миннесота; Мардер, Арканзас (1971). «Мартенситное превращение α⇄ɛ в железе под высоким давлением». Журнал прикладной физики . 42 (11): 4290–5. дои : 10.1063/1.1659768 .