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

高温高圧下でのin situ中性子回折測定によりfcc Feからfcc FeD固溶体への重水素化過程を調べた。988K、6.3GPaで完全に重水素化された試料では、重水素原子は八面体および四面体格子間サイトをそれぞれ0.532(9)および0.056(5)の占有率で占め、0.64(1)の重水素組成xを与える。重水素化の間、金属格子は重水素組成にほぼ線形に1重水素原子当たり2.21の割合で膨張する。マイナーな四面体サイトの占有は、fcc金属格子中の111方向に沿った重水素原子のサイト間移動によって引き起こされる可能性が高い。これらの結果は、地球の核中の軽元素と、鉄金属の水素脆化のメカニズムに影響を与える。

The deuterization process of fcc Fe to form solid1solution fcc FeD was investigated by 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 111 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.