Spannungsverteilung bei kalten Verdichtung von Steinen und mineralischen Zuschlagsstoffen mit Synchrotron-basierte x-Ray Diffraction

Zusammenfassung

Detailliertere Verfahren zur Komprimierung Experimente berichten wir über Felsen und mineralischen Zuschlagsstoffen innerhalb eines Multi-Amboss Verformung gepaart mit Synchrotron Röntgenstrahlung. Solche Experimente erlauben die Quantifizierung der Spannungsverteilung innerhalb von Proben, die letztlich wirft ein Licht auf die Verdichtung Prozesse in geomaterialien.

Zusammenfassung

Wir berichten über Modalitäten für die Durchführung von Kompression Experimente auf Felsen und mineralischen Zuschlagsstoffen innerhalb eines Multi-Amboss Verformung (D-DIA) gepaart mit Synchrotron Röntgenstrahlung. Eine würfelförmige Probe-Baugruppe ist vorbereitet und komprimiert, bei Zimmertemperatur, durch eine Reihe von vier Röntgen transparent gesinterten Diamant Ambosse und zwei Hartmetall-Ambosse in die laterale und vertikalen Flächen, beziehungsweise. Alle sechs Ambosse sind innerhalb eines 250-Tonnen-Hydraulikpresse untergebracht und von zwei eingekeilt Reiseführer Blöcke gleichzeitig nach innen angetrieben. Ein horizontale Energy dispersive Röntgenstrahl ist durch projiziert und von der Versammlung der Probe gebeugt. Der Strahl ist häufig in den Modus entweder weiß oder monochromatische Röntgenstrahlung. Bei weißen Röntgen erkannt werden die gebeugten Röntgenstrahlen durch eine Solid-State-Detektor-Reihe, die die daraus resultierende Energie dispersiven Beugungsmuster sammelt. Im Falle von monochromatischen Röntgen wird die gebeugten Muster aufgezeichnet mit einem zweidimensionalen (2D)-Detektor, wie eine speicherfolie oder einen Detektor – Coupled Ladegerät (CCD). Die 2-D-Beugungsmuster werden analysiert, um die Gitterabstände ableiten. Die elastische Dehnungen der Probe stammen aus der atomgitter Abstand innerhalb der Körner. Die Spannung ist dann mit der vorgegebenen Elastizitätsmodul und die elastische Dehnung berechnet. Darüber hinaus ermöglichen die Spannungsverteilung in zwei Dimensionen für das Verständnis, wie Stress in verschiedene Richtungen verteilt wird. Darüber hinaus liefert einen Szintillator in der Röntgen-Pfad ein sichtbares Licht Bild der Probe Umwelt, ermöglicht die genaue Messung der Probe Längenänderungen während des Experiments, wodurch eine direkte Messung des Volumen-Belastung auf die Probe. Diese Art von Experiment kann die Spannungsverteilung innerhalb geomaterialien, quantifizieren, die letztlich verantwortlich für die Verdichtung der Mechanismus beleuchten kann. Dieses Wissen hat das Potenzial, signifikant zu einem besseren Verständnis der Schlüsselprozesse in der Felsmechanik, Geotechnik, mineralischen Physik und Materialwissenschaft Anwendungen, denen compactive Prozesse wichtig sind.

Einleitung

Die Beweggründe für die Methode in diesem Artikel vorgestellt wird, die Spannungsverteilung im Rock und mineralischen Sammelproben während der Kompression und anschließende Verdichtung zu quantifizieren. Die Verdichtung im Gestein und mineralischen Zuschlagsstoffen zu verstehen ist von großer Bedeutung für Reservoir und Geotechnical engineering-^{8,17,18,19,20,28 ,}

Protokoll

1. die Probenvorbereitung

1. Wählen Sie den Test und/oder Referenz Sample; Dies kann entweder eine Rock-Kern (Schritt 1.2) sein oder eine Mineral-Aggregat (Schritt 1.3), je nach Schwerpunkt der experimentellen Studie.
   Hinweis: Die folgende Methode ist sicherlich nicht der einzige Weg, gute QUALITÄTSPROBEN vorzubereiten (z. B. andere Maschinen verwendet werden können). Allerdings ist die Probenvorbereitung in der vorliegenden Studie angenommen vollständig illustrierte, um das Ziel der genaue Replikation.
2. Gesteinsproben Kern
   1. Sah eine kleine rechteckige Platte aus einem größeren Felsen probenblock. Dann Schleifen O....

Ergebnisse

Wir zeigen ein repräsentatives Ergebnis Beispiel aus einem XRD-Experiment (Experiment SIO2_55) laufen in der Multi-Amboss-Presse bei 6BM-B auf einer zusammengesetzten Quarz Aggregat^5,6 und Novaculite Kern Probe⁶. Die Korngrößen des aggregierten Quarz und Novaculite sind ~ 4 µm und ~ 6 – 9 µm, jeweils^5,6. Beugung Spektren während dieses Experiments g.......

Diskussion

Wir präsentieren Ihnen die Einzelheiten des Verfahrens zur Durchführung von XRD-Experimente mit der Multi-Amboss-Zelle bei 6-BM-B. Vielleicht beinhalten die kritischsten und noch schwierigsten Schritte im obigen Protokoll optimieren die Qualität der Probe. Diese Bedeutung auf probenqualität gilt für fast alle Felsen und mineralischen Verformung Experimente. Erstens ist es wichtig für die Stirnfläche der Felsen Kerne flach, mit beiden Enden parallel zueinander und zur gleichen Zeit, senkrecht auf der zylindrischen Oberflä.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Arbeitsplatz für rotierende Werkzeuge Arbeitsstation für Bohrmaschinen mit Schraubenschlüssel	Dremel	220-01
MultiPro Schnellspannfutter	Dremel	4486
Rotationswerkzeug mit variabler Drehzahl	Dremel	4000-6/50
Super small Diamond Core Drill - 2,5 mm	Dad's Rock Shop	SDCD
Coolant	NBK	JK-A-NBK-000-020	Grinding Fluid Concentrate US 5 gal / 20 L
kommerzielles Softwarepaket und Codes für die Gerätesteuerung und Datenerfassung	IDL EPICS und SPEC		auf dem Computer an der Beamline
installiert CCD Camera	Allied Vision	Prosilica GT	an der Beamline installiert