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Sound velocity of Fe3C at high pressure and high temperature determined by inelastic X-ray scattering - 09/05/19

Doi : 10.1016/j.crte.2018.09.005 
Suguru Takahashi a, Eiji Ohtani a, , Tatsuya Sakamaki a, Seiji Kamada b, Hiroshi Fukui c, d, Satoshi Tsutsui e, Hiroshi Uchiyama e, Daisuke Ishikawa d, e, Naohisa Hirao e, Yasuo Ohishi e, Alfred Q.R. Baron d
a Department of Earth and Planetary Materials Science, Graduate School of Science, Tohoku University, Sendai 980-8578, Japan 
b Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University, Sendai 980-8578, Japan 
c Center for Novel Material Science under Multi-Extreme Conditions, Graduate School of Material Science, University of Hyogo, Kamigori, Hyogo 678-1297, Japan 
d Materials Dynamics Laboratory, RIKEN SPring-8 Center, Sayo, Hyogo 679-5148, Japan 
e Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI), Hyogo 679-5198, Japan 

Corresponding author.

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Abstract

The sound velocity of Fe3C was measured at pressures from 33 to 86GPa and at ambient and high temperatures up to 2300K using inelastic X-ray scattering (IXS) from laser-heated samples in diamond anvil cells (DACs). The compressional velocity (VP) and density of Fe3C at room temperature were observed to follow a linear relationship (Birch's law). The temperature dependency of Birch's law was not clearly observed and can be ignored. Birch's law for Fe3C is expressed by:  . The result indicates that VP and VS (shear velocity) of the preliminary reference Earth model (PREM) inner core at the Inner Core Boundary (ICB) were by 12% and 48% smaller than those of Fe3C, which could be accounted for by the premelting effect by analogy from pure Fe or by partial melting of the Fe–Fe3C mixture in the inner core.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Sound velocity, Fe3C, High pressure and high temperature, Inelastic X-ray scattering, Core


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Vol 351 - N° 2-3

P. 190-196 - février 2019 Retour au numéro
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  • Development of density measurement for metals at high pressures and high temperatures using X-ray absorption imaging combined with externally heated diamond anvil cell
  • Yusaku Takubo, Hidenori Terasaki, Tadashi Kondo, Shingo Mitai, Seiji Kamada, Takumi Kikegawa, Akihiko Machida
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  • On the implications of the coupled evolution of the deep planetary interior and the presence of surface ocean water in hydrous mantle convection
  • Takashi Nakagawa, Hikaru Iwamori

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