ヘキサフェルム

ヘキサフェルムとイプシロン鉄（ε-Fe）は、極めて高い圧力下でのみ安定な鉄の六方最密充填（HCP）相の同義語である。

1964年にロチェスター大学で行われた研究では、純度99.8%のα鉄粉末を塩化ナトリウムと混合し、直径0.5mmのペレットを2つのダイヤモンドアンビルの平らな面の間に挟んで圧縮した。X線回折（XRD）で測定したNaCl格子の変形が圧力指標として用いられた。13GPaの圧力と室温で、体心立方格子（BCC）フェライト粉末は図1に示すHCP相に変化した。圧力を下げると、ε-Feは急速にフェライト（α-Fe）に戻った。体積変化は−0.20cm³  / mol±0.03と測定された。ヘキサフェラムは、オーステナイトと同様に、相境界でフェライトよりも密度が高い。衝撃波実験により^、ダイヤモンドアンビルの結果が確認された。新しい相には、コバルトのHCP形態に対応するイプシロンが選ばれた。^{[ 1 ]}

鉄の単成分相図におけるアルファ相、ガンマ相、イプシロン相の間の三重点は、T = 770 K、P = 11 GPa と計算されているが、 [ 2 ]図^{1ではより}低い温度 T = 750 K (477 °C)で決定されている。ヘキサフェルムのピアソン記号はhP2であり、その空間群はP6 ₃ /mmcである。^{[ 3 ] [ 4 ]}    

フェライト-六鉄変態に関する別の研究では、金属組織学的に、それが平衡変態ではなくマルテンサイト変態であることが判明した。^{[ 5 ]}

ヘキサフェルムは冶金工学では純粋に学術的なものですが、地質学では重要な意味を持つ可能性があります。地球の鉄の核の圧力と温度は、150～350  GPa と 3000 ± 1000 °Cのオーダーです 。図 1 のオーステナイト-ヘキサフェルム相境界を外挿すると、ヘキサフェルムは地球の核で安定または準安定である可能性があることが示唆されます。^{[ 1 ]}このため、多くの実験的研究が、極端な圧力と温度下での HCP 鉄の特性を調査してきました。図 2 は、地球の外核の中間で遭遇する圧力までの室温での ε 鉄の圧縮挙動を示しています。 この同素体は低圧では熱力学的に安定ではなく、ゆっくりと α 鉄に変化するため、約 6 GPa より低い圧力の点はありません。