Name: 새로운 세대 Griggs 형 기구를 사용 하 여 고압, 고온 변형 실험 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 12 min 30 s
Description: 학습하세요 새로운 세대 Griggs 형 기구를 사용한 고압·고온 암석 변형 실험 방법을. 최대 5 GPa 압력에서 지질학 및 지구역학 연구에 활용할 수 있는 이 기술은 심부 지구 조건을 모사합니다.

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이 연구는 교수 해리 W. 녹색, 누구 없이 가능할 것입니다의 메모리에 전념 하 고 있습니다. 우리는 또한 감사 Jörg 레너와 세 바스 티 앙 산체스 설계 하 고 구현 하는 장치로 안드레아스 K. Kronenberg, 케 일 럽 W. 홀리 오크 III 및 그들의 유익한 토론 및 의견에 대 한 3 익명 검토자에 그들의 의미에 대 한. 우리는 우리와 수많은 학생 기초와 고체 매체 변형 실험의 많은 유용한 트릭을 교육에 대 한 1 월 Tullis에 감사. 이 연구 ERC RHEOLITH (그랜트 290864), Labex 볼테르 (ANR-10-LABX-100-01), Equipex PlaneX (ANR-11-EQPX-0036) ANR DELF (ANR-12-JS06-0003)에 의해 자금 하고있다.

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저자는 공개 없다.

처음, 그 릭 스 형 기구는 수행할 변형 실험 다른 기술, 즉, 보다 가까이 접근 지질 변형 속도를 가능한 한 천천히 이상 주, 몇 달 또는 심지어 년9설계 되었다. 따라서, Griggs 형 실험 전기 공급 만큼 실행 될 수 있습니다 있으며 물 냉각 기능, 특히 하룻밤 아무 연산자가 필요한 경우. 전에 설명 했 듯이, Griggs 언론 또한 압력 및 온도 암석에서 발생의 범위의 대부분을 둘러볼 수 있습니다. 그러나,이 기술은 현재는 대상이 스트레스 결정의 정확성을 줄일 수 있는 몇 가지 제한 사항이.
Griggs 형식 실험의 성공은 주로 열전대 덮개, 패킹 링의 모양 및 전단 피스톤 (일반 전단 실험)에의 맞춤의 품질을 포함 하는 몇 가지 중요 한 포인트에 의존 합니다. 실제로, 열전대 와이어 confining 매체 (NaCl)와 서로 잘 절연 되어야 한다. 그렇지 않으면, 온도 기록 수 있습니다 온도 (이 압력 용기를 깰 수 있는)의 극적인 증가에 지도 샘플 챔버 외부 2 개의 철사의 터치를 통해 수정 하거나 또는 열전대 휴식 수 있습니다 실험 실패 . 각 포장 반지 (σ1 과 σ3)의 윗 표면 평평 하 고 충분히 큰 이어야 한다 (약 절반 밀리미터). 이것은 압력 증가 하는 동안 어떤 리드 누출을 방지 하는 데 필요한입니다. 일반적인 전단 실험, 위쪽 및 아래쪽에 대 한 전단 피스톤 해야 완벽 하 게 정렬, 그렇게 아무 비대칭 변형 실험 중에 발생. 그렇지 않은 경우에 샘플 통해 가능한 오염 및 샘플 실패를 야 기한 자 켓 누출 confining 매체 접촉으로 올 수 있습니다. 또한, 변형 피스톤 일찍 중지 되지 않은 경우 이러한 재킷 누수가 일반 전단 실험에서 발생할 가능성이 것입니다. 어떤 끊기 없이 변형 되는 플래티넘 재킷의 기능 다른 한 실험에서 크게 달라질 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, 전단 변형 감마 보다 더 이미 달성 되었습니다 비록 = 7 (예를 Heilbronner 및 Tullis24주어진) 2 m m 두께의 샘플에는 감마 = 5는 정기적으로 적용 된 좋은 성공의 속도 상당히 높은 전단 변종 샘플 두께 줄임으로써 얻을 수 있습니다.
요즘, Griggs 언론 "적중 포인트"가 곡선에 피팅 하 여 정의 된 경우에 특히 스트레스 측정의 정확도 감소 시키는 마찰 효과. 변형 피스톤은 σ1 패킹 링을 통해 발전 하는 동안 발생 하는 대부분의 마찰 조각과 confining 매체 (NaCl) 리드. 히트 포인트 후 로드 하는 동안 뿐만 아니라 변형 단계 (그림 9), "실행" 단계에서이 스트레스-시간 곡선에서 볼 수 있습니다. 탄력 있는 동작 샘플 강성에 의존 하지 않습니다, 하는 동안 로드 곡선의 기울기 Griggs 형 장치에 샘플 강도 증가. 이것은 주로 비 탄성 샘플 긴장 σ1 피스톤 리드를 통해 못 살게 굴지 동안입니다. 실제로, 부하의 기울기 곡선 전에 항복 스트레스 조건 조합 마찰과 몇 가지 샘플 변형/압축을 포함 하는 다른 구성 요소는 샘플의 순수 탄성 로드를 대표 하지 않는다. 불행 하 게도, 그것은 높은 온도에서 낮은, 샘플 강도에 따라 행동의이 종류는 거의 재현 그리고 9183에서 변화 한다 강하게 마찰에 의해 유도 된 오류. 인듐, 비스무트 또는 주석 같은 다른 일부 약한 자료 리드19, 대신 사용 하지만 그들은 항상을 일으키 1 보다 높은 압력에서 일부 누출 GPa. 또한, km 규모 개체와 아주 느린 긴장 율 (10-15-10-12의 -1) 지질 목적을 위해 고려 될 필요가 있다, 반면 다른 변형 기구-처럼 Griggs 형 기기-제한 됩니다 샘플 크기 (측면에서 최대. Griggs 보도 대 한 8 m m 직경) 및 변형 속도 (분 10-8의 -1). 이러한 지질 조건 참으로 비현실적인 힘 및 적용 하는 실험의 허무 기간 필요 합니다. 그럼에도 불구 하 고, 변형 실험 및 지질 상황 사이이 피할 수 없는 간격 수 분할 대체 수치 모델, 실험실 기반의 기계 법 extrapolations 통해 완벽 하 게 유효한에 제공. 이 확실히 적어도 만큼 가스 압력 매체 유형 장치 중 하나에 더 나은 정확도 가진 고압 기구를 개발 해야 합니다 (즉, ± 1 MPa).
현재, 가스 매체 기구만 유 변 학적 실험을 수행 하기 위해 충분히 정확 하 고 수감 0.3의 압력에서 패터 슨 장치에서 사용 가능한 기계 법률의 대부분 온 GPa. 스트레스 측정에 높은 정확도 주로 내부 부하 셀을 confining 압력만 앓고 방 압력, 및 그것의 함께 하는 가스 압력 용기, 외부 한 달리 겪 습의 존재에 의존 로 전송할 수 없습니다 특정 디자인 적용-고체 매체 보도. 오늘날, 고체 매체 기구만 사용 하는 외부 로드 셀-그들 중 일부도 없는 가난한 해상도 상당한과 마찰 때문에 상승을 주는 차동 스트레스 측정을 로드 셀.
Griggs 형 장치에 녹은 소금 어셈블리의 사용 하 여 줄일 수 있습니다 상당히 샘플 주위 마찰 (3의 요인)에 의해. 하지만 전에 설명 했 듯이, 그것은 또한 추가 문제에 상승을 제공 하 고 스트레스 측정의 정확도 유지 패터 슨 장치에 보다 10 배 낮은. 또 다른 방법은 것입니다 내부 부하 셀 또는 이와 유사한 Griggs 언론에 마찰 효과의 제거를 구현으로 구성 됩니다. 크기와 같은 업계에서 발견 "일반적인" 로드 셀의 용량을 고려 하면 샘플의 챔버 내에 압력 용기 그들 중 일부를 포함 하도록 비현실적인 것 같다. 그들은 수 없습니다 유지 confining 압력 고용량 로드셀 (최대 200 kN) 같은 Griggs 형 장치에 고압 실험에 필요한, 그들은 너무 커서 샘플 챔버에 포함 될 것입니다. 그러나, 1 개의 가능성 (안드레아스 K. Kronenberg, 개인 커뮤니케이션)를 측정 하는 변형을 정확 하 게 수는 내부 부하 셀25, 샘플 열의 기저 피스톤을 사용 하 여 의미 것입니다. 이것은 새로운 Griggs 형 장치 (그림 1)에 예상 되어 특정 로드 셀에 맞게 베이스 플레이트 아래 방이 필요 합니다. 그러나 오늘, 고체 매체 변형 기구에는 내부 부하 셀 같은 구현에 남아 있다.

록 변형 가장 중요 한 지질 과정 중 하나입니다. 그것은 강하게 내린다 행성, 지구1에 플레이트 텍 토 닉스를 포함 한 단단한 외피의 대규모 대량 움직임 뿐만 아니라 지진 이나 산 사태, 같은 인간 타임 스케일 현상에 기여 한다. 예를 들어, 쉘 모양의 암석의 유동성에 따라 정의 하 지 각 및 하위 solidus 맨 틀의 강도 (<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56841/56841eq1.jpg"> </img> 1200 ° C), 판 구조론과 관련된 기능 체계 다를 수 있습니다 크게2,3 ,,45. 한편으로, 강한 최고 맨 틀 및 더 낮은 빵 껍질의 존재 유지 산 벨트 또는 안정화 subduction 영역6필요 합니다. 하지만 다른 한편으로, 수치 모델 또한 나타났습니다 그 격판덮개 경계는 암석은 너무 강한, 딱딱한 뚜껑 동작 비너스7에 관찰로를 야 기한 경우 맨 틀 대류에서 개발할 수 없습니다. 따라서, 바위 유동성에 의해 규정으로 암석의 강도 활성 행성의 접시 같은 행동에 직접 제어.
절반 이상이 세기 록 유동성 높은 온도 (> 300 ° C), 최신의 기술을 주로 그들은 달성할 수 있는 압력 범위에서 다른 기한에서 조사 되었습니다. 이 상대적으로 낮은 압력에서 가스 매체 패터 슨 형 기구8 포함 (< 0.5 GPa), 고체 매체 Griggs 형 기구9,10,11 중간 높은 압력 하에서 (0.5-5 평점), 그리고 변형-디 아 기구12,13 (DDia: ~ 20 학점) 또는 매우 높은 압력14 에 다이아몬드 모 루 세포 (이상 100 GPa). 따라서, 압력 및 온도 깊은 지구에 요즘 얻을 수 있습니다 실험적으로. 그러나, 록 변형 또한 제정 관계를 공식화 될 수 있다 그래야 높은 정확도와 정밀도, 측정 하는 차동 스트레스에 의존 합니다. 그것의 가스 confining 매체 덕분에 패터 슨 기구는 오늘 적절 한 정확도로 스트레스 측정을 수행할 수 있는 유일한 기술 (± 1 MPa) 추정 데이터 변형 속도, 하지만 그것에 이상 6 배나만 변형 둘러볼 수 있습니다 낮은 압력에서 프로세스입니다. 반대로, 고체 매체 기구 바위 하지만 스트레스 측정의 낮은 정확도와 높은 압력에서 변형 수 있습니다. 스트레스 정확도 ± 30에서 추정 하는 동안 MPa 대 한 그 릭 스 형 기구15,16, 싱크 로트 론 기반 DDia ± 100 MPa17이상의 오류 기계 법 생산. Griggs 형 장치에 스트레스 또한 패터 슨 한15에 스트레스 측정에 관하여 최대 36% 과대평가 될 수 있습니다. 높은 압력 및 높은 온도-에서 정확 하 고 정밀한 스트레스 측정에 따라서 지구 과학 분야에서 큰 도전을 유지 됩니다.
깊은 subduction 석판 압력 5을 초과할 수 있습니다 제외 평점 Griggs 형 기구는 현재 압력 (< 4 학점) 변형 프로세스 온도 공부 하 고 더 적합 한 기술 (<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56841/56841eq1.jpg"> </img> 1200 ° C)의 큰 부분에서 범위는 암석 권입니다. 이 기초에, 상당한 노력 샘플11,18주위 confining 매체로 공 융 소금 혼합물을 사용 하 여 마찰 효과 줄이기 위해 특히 스트레스 측정, 개선 하기 위해 1990 년에 착수 되어 했습니다. 녹은 소금 어셈블리에 상승 했다 스트레스 측정의 더 나은 정확도 ± 30에서에서 ± 10 MPa15,19, 오류를 줄이고 있지만 어셈블리의이 종류를 적용할 때 추가 단점이 발생 했습니다. 이 훨씬 낮은 성공률, 비 동축 (전단) 실험을 수행 하기 위해 큰 어려움 그리고 더 복잡 한 샘플 어셈블리. 또한, 스트레스 측정의 정확도의 저압 패터 슨 형 기구 보다 10 배 낮은 남아 있습니다. 이러한 문제는 오늘 더 일반적으로 변형 프로세스와 관련 된 그들의 마이크로 구조에 적용 되는 그 릭 스 형 기구를 사용 하 여 유 변 학적 프로세스의 정량화를 제한 합니다. 높은 lithospheric 압력에서 유 변 학적 정량화를 수행 하는 새로운 접근 방식은 따라서 하셔야 합니다.
이 종이 새롭게 설계 된 고체 매체 Griggs 형 기구를 사용 하 여 고압 변형 실험을 수행 하는 "전통적인" 절차의 자세한 설명서를 제공 합니다. ISTO (오를레앙, 프랑스)와 팔 (파리, 프랑스)에서 구현 하는 새로운 "Griggs" 실험실의 프레임 워크에서 주요 목적은 제대로 세부 정보에서 프로토콜의 각 단계를 설명 하기 위해 과학자 들은 모든 분야에서 결정할 수 있도록 여부는 장치 적절 한 또는 연구의 그들의 목표입니다. 중요 한 단계와이 최신의 기술의 한계는 또한 논의 새로운 접근 및 가능한 미래 발달.
새로운 Griggs 형 장치
피스톤-실린더 기술에 따라, Griggs 형 기구 이전 1960 년대9, 데이비드 T. 그 릭 스에 의해 설계 되었으며 다음 (주로 변형 하는 동안 더 높은 압력을 달성 하기 위해 1980 년대11 해리 W. 녹색으로 수정 실험)입니다. 두 경우 모두, 그 릭 스 장치 포함 하는 금속 프레임 특징 이다: 1) 3 수평 플 수직 열에 장착, 2)는 주요 유압 실린더 (수감 압력 ram) 중간 압반 3) 변형 기어 박스와 피스톤을 중단 /actuator 위 플 래 튼 (그림 1) 위에 고정. "Confining" ram과 변형 액추에이터 각각 세력 압력 용기 내 샘플 어셈블리에 전송 하는 독립적인 피스톤에 연결 됩니다. 이러한 용기와 변형 기구 및 샘플 어셈블리의 직경에 따라 2 또는 5 학점, 최대의 압력을 confining에서 얻을 수 있습니다.
저항으로, 덕분에 샘플 온도 (≈1300 ° C20)까지 줄 효과 증가, 압력 용기는 물 냉각된에 위쪽 및 아래쪽. 녹색의 디자인, Griggs 장치 homogenizes 압력 용기 (그림 1)에서 프리 스트레스는 끝-로드 시스템도를 포함 됩니다. 높은 압력에서 변형 실험을 달성 하기 위해 수 (최대 5 평점), 압력 용기에 구멍 특히 작은 사용 하 여. Griggs 보도 대 한 자세한 사항은 독자는에 의해 참조 된 수정된 Griggs 장치 디자인의 훌륭한 설명 Rybacky 외. 19.
과학 인 데 라 테 르 d' 오를레앙 (ISTO, 프랑스)와 콜 어쩔 쉬 드 파리 (팔 파리, 프랑스), 간의 긴밀 한 협력에서 발생 하는 새로운 세대 Griggs 형 장치 직접 기반 H에서 디자인 . W. 그린11, 하지만 몇 가지 개선 고압 실험의 안전에 대 한 유럽 표준을 준수 하도록 되었습니다. 이 새로운 언론에서 수감 및 변형 액추에이터는 서보 제어 유압 주사기 펌프, 일정 한 부하 또는 높은 압력에서 일정 변위 실험을 수행 하는 가능성을 주는 의해 구동 됩니다 (5 학점). Confining (균형) 압력, 힘, 및 변위는 각각 모니터링 오일 압력 센서, 로드 셀을 사용 하 여 (최대 200 kN) 및 변위 변환기 (그림 1). 압력 용기 내부 텅스텐 (WC) 코어 1 ° 원뿔 강철 반지에 삽입 하 고 미리 스트레스 와인딩 기법21스트립을 사용 하 여 이루어집니다. 전송 힘, 압력 용기 및 샘플 어셈블리 포함 confining 피스톤 (σ3), 끝-로드 피스톤과 베이스 플레이트 (그림 1) 변형 피스톤 (σ1), 화장실-이동식 피스톤 사이 거짓말. 정기적인 냉각 압력 용기의 상단과 하단에, 함께 물 주위에 더 나은 냉각 (그림 1)에 대 한 6 m m 직경 구멍 내 텅스텐 카바 이드 코어 철강 선박을 통해 흐른다. Confining 압력 유압 실린더는 또한 실리콘 오일 흐름에 의해 냉각 됩니다. In addition, 오를레앙 고용 1) 마이크로 구조 더 나은 수 있도록 더 큰 샘플 8 mm 직경, 최대 크기의 변형 기구 개발, 고 2) Griggs 언론과 패터 슨 보도 공유 미래 비교에 대 한 일반적인 샘플 차원. 이 화장실의 직경 증가 (27 m m, 1 인치, 즉, 25.4 m m 대신), 압력 용기에 구멍 필요로 3 최대 달성 가능한 압력 감소 GPa.
현재 종이 새로운 Griggs 형 기구, 알 루미나 피스톤 (그림 2A 와 2B를 사용 하 여 기존의 고체 소금 샘플 어셈블리를 구성 하는 모든 작품의 설명을 포함 하는 실험을 수행 하는 절차를 설명 합니다. ), 압력 용기에 그들을 소개 하 고 그들을 생산 하는 연속 단계에 뿐만 아니라. 이 설명은 루틴 (제공 RI, 미국) 브라운 대학에서 교수 1 월 Tullis와 동료에 의해 많은 년간 개발 하는 큰 부분에 다음과 같습니다. 결과 샘플 어셈블리는 완전히 압력의 전체 범위와 온도 Griggs 형 기구의 공동 축 (순수 전단) 또는 비 동축 (일반 전단) 변형 실험을 수행 하기에 적합. 순수한 전단 실험 일반적으로 특정 길이의 코드 드릴 샘플을 필요로 하는 동안 (일반적으로 ≈2 샘플 직경 배), 일반적인 전단 변형 피스톤 축 (그림 2B)에 45 ° 절단 영역에 일반적으로 적용 됩니다. 코어 샘플의 슬라이스 또는 선택한 입자 크기의 세분화 된 분말 시료 수 있습니다. 모든 조각 금속 호 일에 싸여 있으며 백 금 튜브 내 외피 용접 (또는 납작하게 접혀) 양쪽 모두에서. 온도 일반적으로 S-타입 (Pt90%Rd10% 합금) 또는 K 형 (Ni 합금) 열전대를 사용 하 여 모니터링 하지만 멀 라이트 2 구멍 넣는 튜브는 여기 사용 S 형 열전대의 준비만 설명 (그림 2C).

<table><tbody><tr><td>Griggs 유형 장치</td><td>Sanchez Technologies (Corelab)</td> <td>TRI-X 6/1500 SD</td><td>솔리드 매체 Griggs 유형 변형 장치</td></tr><tr><td></td><td>Sanchez Technologies (Corelab)</td> <td>스티그마 펌프 1000/300 및 100/1500</td><td>유압 주사기 펌프, 압력</td></tr><tr><td>적용 Arbor press</td><td>Schiltz</td><td>PA. WZ.5000.530</td><td>아버 프레스는 샘플 어셈블리를 압력 용기에 삽입하는 데 필요</td></tr>함 <tr><td>저속 톱</td><td>Presi</td><td>Mecatome T180</td><td>알루미나 피스톤 및 멀라이트 피복을 절단하기 위한 R-speed 톱</td></tr><tr><td>Presi</td><td>LR02033</td><td>다이아몬드 톱날</td>40톤 유압 프레스 CompaC APA 9040EH1-D 소금/납 조각을 압착하고 샘플을 추출하기 위한 40톤 유압 프레스<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>압력 용기 (및 피스톤)</td> <td>STRECON</td><td>용기 A4071&nbsp;</td><td>내부 텅스텐 - 카바이드 코어는 1&deg; 원뿔형 강철 링에 삽입되고 스트립 와인딩 기술을 사용하여 사전 응력을 받습니다.</td></tr><tr><td></td><td>STRECON</td><td>변형 피스톤</td><td>변형을 적용하기위한 텅스텐 카바이드 피스톤</td></tr><tr><td>STRECON</td><td>제한 피스톤</td><td>텅스텐 카바이드 피스톤 제한 압력을</td>적용하기위한 STRECON 엔드 로드 피스톤 텅스텐 카바이드 피스톤 압력 용기에 사전 응력을 가하는 텅스텐 카바이드 피스톤 PUK U3 Lampert PUK 5 용접 현미경 열전대를 용접하기위한 미세 용접 시스템 및<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> 플래티넘 재킷</td></tr><tr><td>냉각 시스템 Ultracool</td><td>Lauda</td><td>UC 4 E1 PI5 SR BSP &deg; C</td><td>압력 용기</td></tr><tr><td></td>용 쿨러 <td>Lauda</td><td>Proline RP850</td><td>제한/엔드 로드 램용 쿨러</td></tr><tr><td>Leath</td><td>Schneider 전기</td><td>Eurotherm 2704</td><td>온도 컨트롤러</td></tr><tr><td>밀링 머신</td><td>Enerpac</td><td>P-142</td><td>제한/엔드 로드 램</td></tr><tr><td></td>을 들어 올리는 핸드 펌프 <td>HBM</td><td>1-P3TCP/2000 bar</td><td>압력 트랜스듀서</td></tr><tr><td></td><td>HBM</td><td>1-P3TCP/500 bar</td><td>압력 변환기</td></tr><tr><td></td><td>HBM</td><td>WA/10 mm</td><td>변위 변환기</td></tr><tr><td></td><td>HBM</td><td>WA/50 mm</td><td>변위 변환기</td></tr><tr><td></td><td>HBM&nbsp;</td><td>1-C2 / 200 kN</td><td>로드셀</td></tr><tr><td></td><td>지구 과학 기기</td><td></td><td>흑연로 : 두 개의 파이로 필라이트 슬리브 사이에 삽입 된 흑연 튜브 (맞춤형)</td></tr> <tr><td></td><td>McDanel</td><td>MRD028330018858</td><td>Mullite Round Double Bore Tubing</td></tr><tr><td></td><td>Morgan Advanced Materials</td><td>WH-Feuerfestkitt</td><td>Ceramic glue</td></tr><tr><td></td><td>PRECIS</td><td>T90 L</td><td>선반</td></tr><tr><td></td><td>NSK</td><td>EM-255</td> 선반 <td></td></tr><tr><td></td><td>Mecanelec</td> CDM을 사용하여 알루미나 피스톤을 병렬화하는 다이아몬드 도구<td>; IP 1 &ndash; 5L/mn</td><td>수냉식 유량계(압력 용기)</td></tr><tr><td>Hedland</td><td></td> <td>H602A-0005-F1</td><td>오일 냉각용 유량계(제한/엔드 로드 램)</td></tr><tr><td></td><td>Legris</td><td>S&eacute; rie 21</td><td>수냉식 시스템 튜브용 이중 자체 밀봉 커플러</td></tr><tr><td>Corelab</td><td>Falcon</td><td>소프트웨어 유압 주사기 펌프</td>를 모니터링하기 위한 HBM CatmanEasy-HP 데이터 기록을 위한 소프트웨어 온도 컨트롤러 VWR 410-0114 세라믹 모르타르 프로그램을 설정하는 Schneider electric Eurotherm itools 소프트웨어<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>231-2322</td><td>마이크로스패튤</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>459-0206</td><td>세라믹 수신자</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>AnalaR NORMAPUR 27810.364</td><td>염화나트륨 99.9% 순도</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>Barnstead/Thermoline 48000 납</td><td>용</td></tr><tr><td></td>융용 탁상용 머플 퍼니스 <td>DP/Pr&eacute; cision</td><td>소금</td><td>및 납 조각을</td></tr><tr><td></td> 생산하는 데 필요한 맞춤형 도구 <td>Cincinnati</td><td>TYPE PE-5</td><td>밀링 머신</td></tr><tr><td></td><td>Memmert</td><td>UNB 400</td><td>오븐 소금 가루 및 소금 조각을</td></tr><tr><td></td> 비축하기 위해 <td>Otelo</td><td>Otelo 65220023</td><td>플래티넘 용 튜빙 커터</td></tr><tr><td></td><td>Otelo</td><td>BAITER 51600202</td><td>파일 도구</td></tr><tr><td></td><td>Otelo</td><td>VADIUM 65172600</td><td>대각선 마이크로 커터</td></tr><tr><td></td><td>Otelo</td><td>VADIUM 65172620</td><td>편평 바늘 노즈 마이크로 플라이어</td></tr><tr><td></td><td>SAM</td><td>EMP-13J</td><td>원형 나사 중공 펀치</td></tr><tr><td></td><td>Professional Platic</td><td>Chemfluor MFA 튜브</td><td>열전대 와이어</td></tr><tr><td></td> 절연용 미니 튜브 <td>Radiospar</td><td>RS 370-6717</td><td>S-type 플랫 핀 열전대 커넥터</td></tr><tr><td></td><td>LEMER</td><td></td><td>리드 (대량)</td></tr><tr><td></td><td>Goodfellow</td><td>FP301305</td><td>Polyt&eacute; 트라플루오로&이큐트; 틸&그레이브; ne - 영화 ; 0.15mm 두께</td></tr><tr><td></td><td>헤레우스</td><td>81128696</td><td>순수 플래티넘 와이어</td></tr><tr><td></td><td>헤레우스</td><td>81128743</td><td>플래티넘90%/로듐10% 와이어</td></tr><tr><td></td><td>Alfa Aesar</td><td>M11C056</td><td>니켈 호일 0.025 두께 어닐링 99.5%</td></tr><tr><td></td><td>DP/정밀</td><td></td><td>소금 조각 및 납 조각을 생산하는 도구(맞춤형)</td></tr><tr><td></td><td>Polyco 보디가드</td><td>GL890</td><td>블루 니트릴 건강 진단 장갑</td></tr></tbody></table>

새로운 세대 griggs 형 기구를 사용 하 여 고압, 고온 변형 실험

High-pressure, High-temperature Deformation Experiment Using the New Generation Griggs-type Apparatus

훌륭한 깊이에 주소 지질 프로세스 순서로 록 변형 이상적으로 고압 (> 0.5 GPa)과 높은 온도 (> 300 ℃)에서 시험 되어야 한다. 현재 고체 압력 매체 기구의 낮은 스트레스 해상도 때문에 고해상도 측정 오늘 저압 변형 실험 가스 압력 매체 장치에 제한 된다. 새로운 세대의 고체 매체 피스톤-실린더 ("Griggs-타입") 기구 여기 설명 되어 있습니다. 수행할 수 있는 고압 변형 실험 최대 5 평점 내부 부하 셀에 맞게 설계 된 새로운 기구 제공 고압 유동성에 대 한 기술 기준 수립을. 이 종이 새로 설계 된 그 릭 스 형 기구와 고압, 높은 온도 실험을 수행 하기 위해 ("전통적인" 단단한 소금 어셈블리를 사용 하 여) 절차의 자세한 설명서를 비디오-기반을 제공 합니다. 700 ° C, 1.5에서 변형 카라 라 대리석 샘플의 대표적인 결과 GPa 및 10-5의 -1 는 새로운 언론 또한 주어진. 관련된 스트레스-시간 곡선 Griggs 형식 실험의 모든 단계를 보여 줍니다, 그리고 증가 압력 및 온도를 냉각 하는 때 샘플에서 변형이 중지 된다. 미래 발전, 함께 중요 한 단계 및 Griggs 기구의 한계는 다음 설명 합니다.

그림 9 는 10-5 s-1의 온도 변형 속도에 카라 라 대리석 (8 m m 긴 코어 샘플) 순수 전단 (동축) 변형 중 새로운 세대 Griggs 형 장치에서 발생 하는 스트레스-시간 곡선의 예 700 ° C와 1.5의 confining 압력 GPa. 이러한 실험, 압력 및 온도 처음 증가 동안 복선, 녹는에서 NaCl을 방지 하기 위해 주로. 녹은 NaCl 샘플에 대 한 매우 부식성 이며 그것은 열전대를 손상 돌이킬 수 있습니다. 증가 압력 및 온도-여기 "펌핑 무대" 라고의 후속 단계에 따라 (그림 9)-리드 조각 샘플3 σ를 σ1 에서 스트레스를 전송 하 여 변형 되기에서 방지의 기능이 반대로, 샘플 어셈블리에 더 많거나 적은 균형 스트레스 상태를 유지 하 고.
대상 압력 및 온도 달성 하는 때 "핫-눌러"의 기간을 적용할 수 있습니다. 선택적, 일반적으로 24 시간 기간--이 단계는 해당 하는 경우 변형, 전에 샘플 파우더 sinter 필요할 수 있습니다. Σ1 피스톤/액추에이터는 다음 변형 샘플, 소위에 게 상승을 주는 고급 "변형 단계". 이 후자의 처음 특징 이다 차동 스트레스 (σ1 -σ3), 1에 의해 유도 된 마찰 때문의 가파른 부드러운 증가) 포장 고리와 σ1 피스톤과 리드 조각 사이 접촉의 2) 증가 표면 σ1 리드를 통해 이동 하는 동안. 이 "실행" 섹션 커브 피팅 (그림 9)에 의해 정확 하 게 히트 포인트 (σ1 피스톤과 최고의 알 루미나 피스톤 사이 접촉)를 결정 하기 위하여 충분 한 기간이 있어야 합니다. 이 위해 납의 상당한 두께 (≥ 2 mm) σ1 피스톤과 알 루미나 사이 피스톤 전진 σ1을 시작 하기 전에 요구 된다. 접근할 때 최고 반 토 피스톤, 리드 리드에 강화 하 고 σ1 피스톤 샘플 열에 밀어 때까지 진보적인 스트레스 증가 추진 하 고 긴장을 일으키는 얇은 샘플 간격으로 빠르게 압출입니다. 스트레스 곡선 다음 증가 가파르게 항복 스트레스 조건까지 이론적으로 플라스틱 동작 (그림 9)에 탄성에서 전환을 정의 하. 차동 스트레스를 정의 하는 데 필요한로 실험의 히트 포인트는 이후 "탄성" 곡선 및 "실행" 곡선 (그림 9)의 확장 사이의 교차로에서 추론 됩니다.
온도가 매우 빠르게 감소 변형 마지막으로 중지 되 면 (≈ 300 ° C/min) 마이크로 구조를 유지 하기 위해. 압력의 상당한 드롭 반드시 발생 합니다 있는 "샘플 냉각", 하지만이 드롭, σ1 과 σ3 피스톤 다음 이동 다시 천천히 유압 램에서 오일 압력을 감소 시켜 (≈ 5 MPa/min). 이 적 균열의 형성을 제한 하는 데 필요한 일부 균열은 불가피. 실험 후 스트레스-시간 곡선 이후에 히트 포인트 (삽입 그림 9참조)에서 최대 변형된 샘플의 응력-변형 곡선을 생산 하기 위해 수정 되었습니다. 이 수정 1) 강성/의 확장 장치 2) 패킹 고리와 납 조각15,19에 의해 유도 된 마찰을 포함 합니다. 그림 10 또한 보여 줍니다 후 실험 샘플 어셈블리의 두 가지 예 카라 라 대리석 (그림 10A 및 10B) 그리고 olivine 분말 중 두 번째의 코어 샘플을 포함 한 소 결, 다음 일반적 900 ° C에 전단 변형 그리고 1.2 전 Griggs 형 기구23 (그림 10C , 10d)를 사용 하 여 GPa.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig1.jpg"> 그림 1: 새로운 세대 Griggs 형 기구. 그 릭 스 형 기구 과학 인 데 라 테 르 d' 오를레앙 (ISTO, 프랑스)와 콜 어쩔 쉬 드 파리 (팔 파리, 프랑스)에서 사용할 수의 구조도 드로잉. 샘플 어셈블리 압력 용기 내에서 속 인 다, 하는 동안 높은 confining 압력 및 차동 스트레스 유압 램 및 피스톤/액츄에이터를 통해 독립적인 주사기 펌프에 의해 적용 됩니다. 온도 낮은 전압/높은 암페어 전류 어셈블리까지 주입을 사용 하 여 증가 (측면 보기) 저항 흑연으로 통해. 텅스텐 탄 화물 (WC) 다이 유지 하려면 압력 용기는 또한 냉각 플레이트/상자와 자체 선박을 통해 맨 아래에서 물 흐름에 의해 냉각 됩니다. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig2.jpg"> 그림 2: 어셈블리 샘플. 샘플 어셈블리를 구성 하는 조각의 상세 보기. Σ1 피스톤, σ3 피스톤과 베이스 플레이트도 그 릭 스 형 기구에 대해 각 작품의 위치를 찾는 데-투명도에 그들의 일부-표시 됩니다. A) 동축 실험의 샘플. B) "동축" (흰색)에 대 한 샘플 어셈블리의 분해 뷰 또는 "일반 전단" 샘플 (녹색). 리드 조각 및 낮은 소금 조각 투명도에 표시 됩니다. C) 멀 라이트 2 구멍 넣는 S 형 열전대는 실험 동안 온도 모니터링 하는 데 사용의 3 차원 보기. 화장실 = 텅스텐. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig3.jpg"> 그림 3: NaCl 분말에서 외부 및 내부 소금 조각 감기 언론에 필요한 도구. A) 누르는 동안 3D 뷰 (30 14 톤 s) 및 외부 소금의 추출 조각 (왼쪽), 및 관련된 도구 구성 요소 (오른쪽)의 그림 크기를 조정. B) 누르는 동안 3D 뷰 (30 6 톤 s) 내부 소금의 추출 (왼쪽), 조각 및 관련된 도구 구성 요소 (오른쪽)의 그림을 축소 하 고. 일부는 투명성에 표시 됩니다. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig4v2.jpg"> 그림 4: 낮은 외부 소금 조각 드릴 하는 데 필요한 도구. A) (위)에 전에 3D 보기 (아래) 시추 하는 동안. B) 도면 (3D, 상단과 측면 보기)의 도구를 조정 (단지 1 개 부품만 표시 됩니다). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig5.jpg"> 그림 5: 백 금 자 켓을 생산 하는 데 필요한 도구. A) 3D 보기 (왼쪽), 백 금 컵을 생산 하는 데 필요한 도구 (오른쪽) 그림을 조절. 10 m m 직경 플래티넘 디스크에 밀어, 그것에 들어갈 수 있는 고 8 mm 직경 플래티넘 재킷 함께 용접 될 그것의 바깥 부분, 컵 모양으로 이상 1 m m 두께를 굽습니다. B) 3D 보기 (위)와 배율이 지정 된 드로잉 (아래)의 도구 (윗부분의 절반만 표시 됩니다) 백 금 자 켓에 백 금 컵을 용접 하는 데 필요한. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig6.jpg"> 그림 6: 리드 조각을 생성 하는 데 필요한 도구. A) 누르는 동안 3D 보기 (30에 대 한 4 톤 s) 녹은 납 (50g). 구성 요소 #2 투명도에 표시 됩니다. B) (크기는 에서처럼 위쪽 왼쪽된 인세트) 리드 조각의 추출 하는 동안 3D 보기. C) 도구 구성 요소는 그림 크기를 조정. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig7v2.jpg"> 그림 7: 기저 피스톤 압력 용기를 해결 하기 위해 클램프. 압력 용기, 기저 피스톤 및 클램프 (위), 3D 보기 (아래)를 포함 한 클램프의 위쪽 및 아래쪽 부분의 배율이 지정 된 드로잉의 3D 보기 <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig8.jpg"> 그림 8: 펌프 및 냉각 시스템의 유압. 유압-밸브 (V), 전기-밸브 (EV) 및 변형 펌프 (보라색)의 오일 탱크 (T)-펌프 (오렌지) 수감, 냉각 압력 용기 (밝은 파랑)의 시스템 및 냉각 시스템의 제한/끝-로드 ram (노란색)을 포함 하 여 체계. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig9.jpg"> 그림 9: 대표적인 결과. 새로운 세대 Griggs 형 기구를 사용 하 여 변형 실험의 스트레스-시간 곡선의 예입니다. 이 실험 동축으로 700 ° C, 1.5에서 카라 라 대리석의 코어 샘플 (긴 8 m m)에 수행 된 GPa 및 10-5의 -1의 변형 속도. 이 결과 증가 압력 및 온도, 2)는 "핫 눌러 단계" 1)는 "펌핑 무대"를 포함 하는 Griggs 형식 실험의 연속 단계를 보여 줍니다 경우 해당, 3)는 "변형 무대" 샘플, sinter를 샘플, 변형 및 4) 감소 압력 및 온도를 "냉각 단계". 변형, 동안 σ1 피스톤 먼저 리드 ("실행" 단계)를 통해 전진 하 고 제대로 변형 샘플 알 루미나 피스톤에 되겠습니다 (히트 포인트에서 최대), 탄성-그때-플라스틱 행동에 주는 상승 (텍스트 참조). 마찰에서 스트레스-시간 곡선의 보정 기구의 강성/확장 후에, 응력-변형 곡선 히트 포인트 (삽입 된)에서 생산 됩니다. Σ1 = σ1 피스톤; 적용 스트레스 Σ3 = σ3 피스톤; 적용 스트레스 P = 수감 (균형) 압력; T = 온도. Σ1-σ3 차동 스트레스 =. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig9large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig10.jpg"> 그림 10: 샘플 추출. A) 그림 9에서 설명 하는 실험 후 추출 샘플 어셈블리의 부. B) 샘플의 카라 라 대리석 (아직도 그것의 백 금 자 켓에 싸여) 700 ° C와 1.5에서 순수 전단 변형 후 새로운 Griggs 형 장치에 GPa. C) olivine 파우더의 샘플을 포함 하는 샘플 어셈블리의 하단 부분 소 결, 고 다음 일반적 900 ° C와 1.2에 전단 변형 전 Griggs 형 기구23학점. D) Olivine 샘플 및 알 루미나 샘플 어셈블리에서의 추출을 후 피스톤 (아직도 백 금 자 켓에 싸여) 전단. TC = 열전대. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig10large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

록 변형 높은 압력에서 정해질 필요가 있다. 새롭게 설계 된 고체 매체 Griggs 형 기구에 변형 실험을 수행 하는 절차의 설명은 여기 주어진 다. 이 기초를 제공 한다 기술 압력에서 미래 유 변 학적 연구에 대 한 최대 5 학점.

새로운 세대 Griggs 형 기구를 사용 하 여 고압, 고온 변형 실험

In order to address geological processes at great depths, rock deformation should ideally be tested at high pressure (&#62; 0.5 GPa) and high temperature ...

그릭스(Griggs) 실험의 전반적인 목표는 일반적으로 1기가파스칼 및 섭씨 300도보다 높은 압력과 온도에서 암석의 변형 과정을 탐구하는 것입니다. 이 기술의 장점은 최대 5기가파스칼의 압력까지 변형을 적용할 수 있다는 것입니다. 이는 지구에서 약 150km의 깊이에 해당합니다.이 방법은 구조 지질학, 지구역학, 자기 연구 및 행성학 분야의 지질학의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기서 우리는 고압 실험의 안전에 대한 유럽 표준을 준수하는 차세대 Griggs 유형 장치를 사용합니다. 우리의 새로운 기술의 피스톤을 기반으로 금속 프레임과 액추에이터 및 피스톤에 연결된 두 개의 유압 램으로 구성되어 먼저 압력 용기 내의 샘플 어셈블리를 가압한 다음 중앙 피스톤을 전진시켜 샘플을 변형시킵니다.본 비디오에서는 기존의 고체 소스 샘플 어셈블리를 사용하여 Griggs 유형 실험을 수행하는 방법을 보여줍니다. 샘플 어셈블리를 준비하려면 먼저 세라믹 모르타르에서 순도 99.9%의 염화나트륨 분말을 60g 이상 분쇄합니다. 그런 다음 소금 조각을 차갑게 누르십시오.아래쪽 바깥쪽 소금 조각을 만들려면 분쇄된 염화나트륨 분말 17.5g을 비커에 넣습니다. 약 0.1ml의 증류수를 넣고 소금과 물이 잘 섞이는지 확인하십시오. 젖은 소금 가루를 소금 압착 도구의 구멍 구멍에 채우고 소금 가루 위에 피스톤 구성 요소를 놓습니다.분말을 14톤에서 30초 동안 누른 다음 소금 조각을 내립니다. 하부 용기 구성 요소를 제거하고 두 개의 기저 금속 조각을 분리하여 시추공 아래에 빈 공간을 남겨 둡니다. 다시 한 번, 유압 프레스의 피스톤 구성 요소를 사용하여 아래에서 소금 조각을 추출합니다.텍스트 프로토콜에 설명된 대로 S형 열전대를 만든 후 밀링 머신과 드릴링 도구를 사용하여 낮은 소금 조각의 길이 전체에 걸쳐 직경 2mm의 구멍을 뚫습니다. 낮은 소금 조각의 상단에는 삼각형 날과 날카로운 끝이 있는 메스를 사용하여 열전대 구멍에서 구멍까지 약 1mm 깊이와 2mm 크기의 작은 채널을 조각합니다. 샘플을 덮으려면 둥근 모양의 중공 펀치를 사용하여 0.15mm 두께의 백금 호일에서 직경 10mm의 디스크 두 개를 추출합니다.컵 모양 도구를 사용하여 각 디스크의 테두리를 1mm 구부려 두 개의 플래티넘 컵을 만듭니다. 그런 다음 튜빙 커터를 사용하여 샘플 길이에 약 3mm를 더한 백금 튜브를 절단합니다. 탁상형 머플 퍼니스를 사용하여 섭씨 900도에서 최소 2시간 동안 백금 튜브와 컵을 어닐링합니다.어닐링이 완료되면 한 컵을 백금 튜브에 끼우고 파일 도구를 사용하여 튜브 끝과 컵을 평평하게 연마합니다. 그런 다음 용접 도구와 PUK 5 용접 현미경을 사용하여 백금 컵과 튜브를 함께 용접합니다. 샘플을 25마이크로미터 두께의 니켈 호일로 감싸 백금 튜브에 끼웁니다.두 번째 플래티넘 컵으로 튜브를 닫고 컵과 튜브를 함께 용접하기 전에 파일 도구로 연마합니다. 한 쌍의 편평한 바늘 노즈 마이크로플라이어를 사용하여 백금 튜브의 끝을 약간 구부려 상단 및 하단 알루미나 피스톤이 백금 튜브에 최대한 들어갈 수 있도록 합니다. 동일한 쌍의 플랫 플라이어를 사용하여 튜브를 알루미나 피스톤 전체에 눌러 작은 총 직경을 유지합니다.하부 외부 소금 조각, 하단 구리 디스크 및 흑연로를 함께 넣습니다. 영구 펜을 사용하여 용광로의 외부 파이로필라이트 슬리브에 있는 써마커플의 예상 위치에 점을 표시합니다. 바깥쪽 소금 조각을 꺼내고 내부 소금 조각을 흑연로 내부의 피스톤과 재킷 주위에 삽입합니다.흑연로, 내부 소금 조각 및 하단 구리 디스크를 함께 유지하면서 밀링 머신을 사용하여 열전대의 위치가 추정된 약 2mm 직경의 구멍을 뚫습니다. 다음으로, 50g의 납이 들어있는 세라믹 베르시피안을 섭씨 400도의 탁상용 머플로에 약 30분 동안 넣어 납 조각을 준비합니다. 납이 완전히 녹으면 납 피스 도구에 빠르게 붓고 즉시 40 톤 유압 프레스를 사용하여 4 톤의 납을 30 초 동안 누릅니다.이전과 같이 납 조각을 제거하고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 염화나트륨 삽입물을 준비한 후 두 조각을 함께 조립합니다. 샘플 어셈블리를 구성하는 모든 조각을 함께 넣으십시오., 상단 구리 디스크, 리드 조각 및 패킹 링을 제외하고. 바깥쪽 소금 조각, 납 조각, 기본 피로필라이트 조각을 테프론으로 감쌉니다.텍스트 프로토콜에 설명된 대로 압력 용기를 장착한 상태에서 용기를 베이스 플레이트보다 최대한 높게 매달아 두십시오. 샘플 어셈블리를 운반하는 동안 열전대를 베이스 플레이트의 열전대 구멍에 조심스럽게 끼웁니다. 그런 다음 샘플 어셈블리를 베이스 플레이트의 중앙에 놓습니다.제자리에 놓이면 어셈블리 주위의 베이스 플레이트와 압력 용기 사이에 Mylar 필름 호일을 추가합니다.아버 프레스를 사용하여 압력 용기를 베이스 플레이트로 조심스럽게 내리고 샘플 어셈블리를 압력 용기의 시추공에 맞춥니다. 샘플 어셈블리를 압력 용기에 삽입할 때 열전대의 Woolite 피복이 파손되지 않는지 확인하십시오. 파손되면 샘플 어셈블리의 많은 부분을 교체해야 할 수 있습니다.그런 다음 개조된 클램프를 사용하여 압력 용기와 베이스 플레이트를 단단히 고정하고 샘플 어셈블리 상단에 상단 구리 디스크, 리드 피스 및 시그마 3 패킹 링을 추가합니다. 압력 용기를 거꾸로 들고 작업대에 올려 놓습니다. 열전대의 각 와이어 위로 플라스틱 튜브를 밀어 금속 조각으로부터 절연합니다.각 와이어를 S 유형 범용 플랫 핀 열전대 커넥터에 고정합니다. 와이어를 구부려 베이스 플레이트의 기저 홈에 끼웁니다. 압력 용기에 테이프로 붙이고 두 전선 사이에 일반 종이 시트를 끼 웁니다.그런 다음 압력 용기를 수직 위치로 돌리고 샘플 어셈블리 위에 Sigma One 패킹 링이 있는 엔드 로드 피스톤, 제한 피스톤 및 변형 피스톤을 놓습니다. 베이스 플레이트, 압력 용기 및 피스톤을 차세대 Griggs 유형 장치의 하단 플래튼에 놓고 열전대 커넥터를 온도 조절 시스템에 연결합니다. 변형 실험을 위한 소프트웨어를 준비하고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 변형 펌프를 시작하여 변형 액추에이터를 진행시킵니다.변형 액추에이터가 변형 피스톤보다 약 3-4mm 위에 있으면 펌프를 중지하고 압력 용기를 움직여 정렬합니다. 변형 피스톤을 장치의 변형 액추에이터와 거의 완벽하게 정렬하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 실험 중에 피스톤이 파손될 수 있습니다.변형 펌프를 사용하여 변형, 제한 및 종료 하중 액추에이터를 완전히 낮추어 피스톤에 닿고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 압력을 증가시키기 시작합니다. 제한 압력이 약 50메가파스칼일 때 용기와 피스톤을 냉각 시스템에 연결하고 베이스 플레이트를 압력 용기에 고정한 각 클램프의 상부를 분리합니다. cl 사이에 Mylar 필름 호일을 추가하십시오.amps와 용기, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 가열을 시작합니다.그런 다음 유압 펌프, 난방 시스템 및 냉각 시스템을 사용하여 변형 실험을 수행합니다. 실험 후 가열 및 냉각 시스템이 중지되고 압력이 약 0.5메가파스칼이 되면 조정된 클램프를 사용하여 베이스 플레이트를 압력 용기에 다시 부착합니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 장치의 밸브를 열거나 닫은 후 압력 용기용 냉각 시스템의 열결합 튜브의 플러그를 뽑습니다.핸드 펌프를 사용하여 제한 및 엔드 로드 액추에이터를 최대한 들어 올리십시오. 변형 펌프를 시작하고 변형 액추에이터를 제한 액추에이터보다 몇 밀리미터 더 들어 올립니다. 그런 다음 차세대 Griggs 유형 장치에서 용기와 피스톤을 꺼냅니다.변형, 제한 및 끝 하중 피스톤을 제거하고 용기를 작업대에 거꾸로 놓습니다. S 유형 열전대 커넥터의 나사를 풀고 절연 플라스틱 튜브를 제거하고 클램프를 풀고 베이스 플레이트와 Mylar 호일을 제거합니다. 용기를 똑바로 세우고 유압 프레스의 플랫폼에 올려 놓고 아래에서 샘플 어셈블리를 추출합니다.시그마 쓰리 패킹 링 위에 납 조각을 놓고 40톤 유압 프레스를 사용하여 샘플 어셈블리를 누릅니다. 마지막으로, 플라이어와 곡선 절단 가장자리 메스를 사용하여 샘플 어셈블리를 조심스럽게 분해합니다. 섭씨 700도에서 변형된 카라라 대리석과 1.5기가파스칼의 대표적인 결과가 여기에 나와 있습니다.여기에는 변형 샘플 어셈블리의 계획과 변형 실험 중에 생성된 응력 대 시간 곡선이 포함됩니다. 처음에는 펌핑 단계에서 압력과 온도가 교대로 증가합니다. 시료 조립체가 Joule 효과를 사용하여 가열되는 동안 두 램 모두 시료 조립체를 가압하는 액추에이터와 피스톤에 힘을 전달합니다.목표 압력과 온도에 도달하면 해당되는 경우 샘플을 중앙에 배치하기 위해 일정 기간의 열간 압착이 적용됩니다. 그런 다음 시그마 원 변형 피스톤이 진행되어 리드를 통해 이동한 다음 알루미나 피스톤을 밀어 샘플을 변형시킵니다. 이것은 변형 단계 동안 탄성 곡선과 소성 곡선이 뒤따르는 히트 포인트를 설명합니다.변형이 멈추면 온도가 빠르게 떨어지고 피스톤이 뒤로 이동하여 압력이 천천히 감소하여 미세 구조를 보존합니다. 실험 후, 마찰 및 리그 강성에 대한 응력 대 시간 곡선을 수정하여 분석 기술로 특성화하기 전에 총 변형률 및 차동 응력을 계산합니다. 이러한 유형의 실험은 섭씨 900도 및 1.2기가파스칼에서 변형된 올리빈 응집체에 대해 여기에 표시된 것처럼 비동축 기하학으로도 수행할 수 있습니다.이 비디오를 시청한 후에는 차세대 Griggs 유형 장치를 사용하여 변형 실험을 수행하는 방법, 특히 샘플 어셈블리를 준비하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 일반적으로 이 기술을 처음 접하는 사람들은 실험의 우수한 성공률을 확보하기 위해 샘플 어셈블리를 준비하고 압력 용기에 배치하는 데 약간의 경험이 필요합니다. 일단 마스터하면 이 루틴은 일반적으로 수십 시간이 걸리는데, 부분적으로는 히트 포인트를 정의하는 데 필요한 곡선 피팅 때문입니다.실험의 성공 여부는 시료 어셈블리의 생산 품질에 크게 좌우된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 펌핑 및 담금질 중에는 금속 조각이 파손되지 않도록 피스톤을 가능한 한 천천히 움직이는 것이 좋습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

차세대 Griggs-type 장치를 이용한 High-pressure, High-temperature 변형 실험

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