fcc Fe中の重水素原子のサイト占有状態

Site occupation state of deuterium atoms in fcc Fe

青木 勝敏*; 町田 晃彦; 齋藤 寛之; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   

Aoki, Katsutoshi*; Machida, Akihiko; Saito, Hiroyuki; Hattori, Takanori; Sano, Asami

高温高圧力下その場中性子回折によって、fcc Feの固溶体fcc-FeDへの重水素化過程を調べた。988K、6.3GPaの条件で重水素化が完了した試料では、重水素は八面体サイトと四面体サイトの両方を占有しており、その占有率はそれぞれ0.532(9)と0.056(5)である。重水素化によって、結晶格子は重水素組成に対して比例的に膨張し、その膨張率は重水素原子1個あたり2.21と見積もられた。少量の四面体サイト占有はfcc格子の方向への重水素原子の移動による引き起こされる。これらの結果は地球内部コアの軽元素や水素脆化のメカニズムに新たな知見を与える。

The deuterization process of fcc Fe to form solid-solution fcc FeD was investigated by in situ neutron diffraction measurements at high temperature and high pressure. In a completely deuterized specimen at 988 K and 6.3 GPa, deuterium atoms occupy the octahedral and tetrahedral interstitial sites with an occupancy of 0.532(9) and 0.056(5), respectively, giving a deuterium composition of 0.64(1). During deuterization, the metal-lattice expands approximately linearly with deuterium composition at a rate of 2.21 per deuterium atom. The minor occupation of tetrahedral site is likely driven by the intersite movement of deuterium atoms along the direction in the fcc metal lattice. These results provide implications for the light elements in the Earth's core and the mechanism of hydrogen embrittlement of ferrous metals.