Name: Yeni nesil Griggs tipi cihazlar kullanarak yüksek basınç, yüksek sıcaklık deformasyon deney (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-03T12:30:00.000+00:00
Duration: 12 min 30 s
Description: Öğrenin yeni nesil Griggs tipi cihazlarla yüksek basınç ve sıcaklıkta kaya deformasyon deneyleri yapmayı. Bu yöntem jeoloji ve jeodinamik alanlarında derin yer kabuğu koşullarını simüle ederek kayaç davranışlarını incelemenizi sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışmada Prof. Harry W. Green, kime olmadan bunların hiçbiri mümkün olurdu anısına adanmıştır. Biz Ayrıca Jörg Renner ve Sébastien Sanchez tasarlama ve cihazlar, yanı sıra Andreas K. Kronenberg, Caleb W. Holyoke III ve verimli tartışmalar ve Yorumlar için üç adsız yorumcular uygulama içinde onların etkileri için teşekkür ederiz. Bize ve çok sayıda öğrenci temelleri ve katı-orta deformasyon deney birçok yararlı hileler öğretmek için Jan Tullis için minnettarız. Bu çalışmada ERC RHEOLITH (grant 290864), Labex Voltaire (ANR-10-LABX-100-01), Equipex PlaneX (ANR-11-EQPX-0036) ve ANR DELF (ANR-12-JS06-0003) tarafından finanse edilmektedir.

<ol><li>Le Pichon, X. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/JB073i012p03661/full">Sea-Floor Spreading and Continental Drift.</a> J. Geophys. Res. 73 (12), 3661-3697 (1968).</li>
<li>Buck, W. R. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/91JB01485/full">Modes of continental Lithospheric Extension.</a> J. Geophys. Res. 96 (B12), 20161-20178 (1991).</li>
<li>Bercovici, D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X02010099">The generation of plate tectonics from mantle convection.</a> EPSL. 205 (3-4), 107-121 (2003).</li>
<li>Frederiksen, S., Braun, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X01003235">Numerical modelling of strain localisation during extension of the continental lithosphere.</a> EPSL. 188 (1-2), 241-251 (2001).</li>
<li>Gueydan, F., Morency, C., Brun, J. -P. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195108003879">Continental rifting as a function of lithosphere mantle strength.</a> Tectonophysics. 460 (1-4), 83-93 (2008).</li>
<li>Burov, E. B., Watts, A. B. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/250949186_The_long-term_strength_of_continental_lithosphere_Jelly_Sandwich_or_Creme_Brulee">The long-term strength of the continental lithosphere: "Jelly sandwich" or "crème brûlée".</a> GSA today. 16 (1), 4-10 (2006).</li>
<li>Tackey, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mantle+Convection+and+Plate+Tectonics%3A+Toward+an+Integrated+Physical+and+Chemical+Theory%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Mantle Convection and Plate Tectonics: Toward an Integrated Physical and Chemical Theory.</a> Science. 288 (5473), 2002-2007 (2000).</li>
<li>Paterson, M. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0148906270900045">A high-pressure, high-temperature apparatus for rock deformation.</a> Int. J. Rock Mec. Min. Sci. Geomec. Abs. 7 (5), 517-524 (1970).</li>
<li>Griggs, D. J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-246X.1967.tb06218.x/abstract">Hydrolytic weakening of quartz and other silicates.</a> Geophys. J. Int. 14 (1-4), 19-31 (1967).</li>
<li>Tullis, T. E., Tullis, J. Experimental Rock Deformation Techniques. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/GM036p0297/summary">Mineral and Rock Deformation: Laboratory Studies: The Paterson Volume. Geophys. Mono. Series</a>. Hobbs, B. E., Heard, H. C. 36, 297-324 (1986).</li>
<li>Green, H. W., Borch, R. S. <a target="_blank" href="http://www.schweizerbart.de/papers/ejm/detail/1/82486/">A New Molten Salt Cell for Precision Stress Measurements at High Pressure.</a> Eur. J. Mineral. 1 (2), 213-219 (1989).</li>
<li>Wang, Y., Durham, W. B., Getting, I. C., Weidner, D. J. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1570948">The deformation-DIA: A new apparatus for high temperature triaxial deformation to pressures up to 15 GPa.</a> Rev. Sci. Instrum. 74, 3002-3011 (2003).</li>
<li>Kawazoe, T., Ohuchi, T., Nishiyama, N., Nishihara, Y., Irifune, T. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/241006278_Preliminary_Deformation_Experiment_of_Ringwoodite_at_20_GPa_and_1_700_K_Using_a_D-DIA_Apparatus">Preliminary deformation experiment of ringwoodite at 20 GPa and 1700 K using a D-DIA apparatus.</a> J. Earth. Sci. 21 (5), 517-522 (2010).</li>
<li>Nomura, R., Azuma, S., Uesugi, K., Nakashima, Y., Irifune, T., Shinmei, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-pressure+rotational+deformation+apparatus+to+135+GPa%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">High-pressure rotational deformation apparatus to 135 GPa.</a> Rev. Sci. Instrum. 88 (4), 044501(2017).</li>
<li>Holyoke, C. W., Kronenberg, A. K. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195110003264">Accurate differential stress measurement using the molten salt cell and solid salt assemblies in the Griggs apparatus with applications to strength, piezometers and rheology.</a> Tectonophysics. 494 (1-2), 17-31 (2010).</li>
<li>Kido, M., Muto, J., Nagahama, H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195116001086">Method for correction of differential stress calculations from experiments using the solid salt assembly in a Griggs-type deformation apparatus.</a> Tectonophysics. 672-673, 170-176 (2016).</li>
<li>Mei, S., Suzuki, A. M., Kohlstedt, D. L., Dixon, N. A., Durham, W. B. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2009JB006873/abstract">Experimental constraints on the strength of the lithospheric mantle.</a> J. Geophys. Res. 115, B08204(2010).</li>
<li>Gleason, G. C., Tullis, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/004019519500011B">A flow law for dislocation creep of quartz aggregates determined with the molten salt cell.</a> Tectonophysics. 247 (1-4), 1-23 (1995).</li>
<li>Rybacky, E., Renner, J., Konrad, K., Harbott, W., Rummel, F., Stöckhert, B. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s000240050168">A Servohydraulically-controlled Deformation Apparatus for Rock Deformation under Conditions of Ultra-high Pressure Metamorphism.</a> PAGEOPH. 152, 579-606 (1998).</li>
<li>Zhang, J., Green, H. W. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1525-1314.2006.00684.x/abstract">Experimental Investigation of Eclogite Rheology and Its Fabrics at High Temperature and Pressure.</a> J. Metam. Geol. 25 (2), 97-115 (2007).</li>
<li>Groenback, J. Application of stripwound tools in high and low volume cold-forging production, (7th Int. Cold Forging Congress, Birmingham 1985). Drahtwelt. 72, 10-11 (1985).</li>
<li>Li, Z., Li, J. <a target="_blank" href="http://ammin.geoscienceworld.org/content/100/8-9/1892">Melting curve of NaCl to 20 GPa from electrical measurements of capacitive current.</a> Am. Min. 100 (8-9), 1892-1898 (2015).</li>
<li>Précigout, J., Stünitz, H. <a target="_blank" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-01378558/document">Evidence of phase nucleation during olivine diffusion creep: A new perspective for mantle strain localization.</a> EPSL. 455, 94-105 (2016).</li>
<li>Heilbronner, R., Tullis, J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2005JB004194/abstract">Evolution of c axis pole Figures and grain size during dynamic recrystallization: Results from experimentally sheared quartzite.</a> J. Geophys. Res. 111, B10202(2006).</li>
<li>Blacic, J. D., Hagman, R. L. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1135152">Wide-band optical-mechanical system for measuring acoustic emissions at high temperature and pressure.</a> Rev. Sci. Instrum. 48, 729-732 (1977).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Başlangıçta, Griggs tipi cihazlar deformasyon deneyler yaklaşım jeolojik zorlanma fiyatlar diğer teknikleri, Yani, daha yakın mümkün olduğunca yavaş yavaş üzerinden haftalar, aylar hatta yıllar9gerçekleştirmek için tasarlanmıştır. Böylece, Griggs-tip deneyleri elektrik ihtiyacı olduğu sürece çalışabilir ve su soğutma işleyen, özellikle gece işleç gerekli olduğunda. Daha önce belirtildiği gibi Griggs basın basınç ve sıcaklık Yerkabuğu içinde karşılaşılan çoğu da keşfedebilirsiniz. Ancak, bu teknik şu anda stres belirlenmesi doğruluğunu azaltabilir bazı sınırlamalar tabi tutulur.
Griggs-tip deney başarısı özellikle ısıl kılıf, Salmastıra halkaları şekli ve yamultma piston (yalnızca için genel kesme deneyler) hizalamasını kalitesini dahil birkaç kritik noktaları kullanır. Gerçekten de, ısıl tel de birbirinden ve (NaCl) denir ortamdan izole. Aksi takdirde, sıcaklık kayıt ya da sıcaklık (Bu basınç gemi sonu olabilir), dramatik bir artış için önde gelen örnek odası dışında iki tellerin dokunmadan aracılığıyla değiştirilebilir veya ısıl bozabilir ve deneme başarısız olabilir . Her ambalaj halka (σ1 ve σ3) üst yüzeyi düz ve yeterince büyük olmalıdır (yaklaşık yarım bir milimetre). Bu herhangi bir kurşun sızıntı sırasında basınç artışı önlemek için gereklidir. Böylece deneme sırasında asimetrik hiçbir deformasyon oluşur genel kesme deneyler, üst ve alt için kesme pistonlar mükemmel, uyumlaştırılması gerekmektedir. Eğer değilse, örnek denir orta olası bulaşma ve örnek başarısızlık sebebiyet veren bir ceket sızıntı yoluyla temas. Buna ek olarak, böyle bir ceket sızıntı büyük olasılıkla deformasyon pistonlu yeterince erken durdurulmazsa bir genel kesme deneyi ortaya çıkar. Herhangi bir bozmadan deforme içinde Platin ceket kapasitesini önemli ölçüde bir deneyden diğerine değişebilir. Yine de, her ne kadar kesme deformasyon zaten daha fazla gama, elde etti 2 mm kalınlığında, (bir örnek Heilbronner ve Tullis24' te verilir) örnekleri üzerinde 7 = bir Gama = 5 rutin olarak uygulanan bir iyi bir başarı oranı ve anlamlı olarak daha yüksek kesme suşları örnek kalınlığı azaltarak elde edilebilir.
Günümüzde, özellikle "nokta vurmak" eğri uydurma tarafından tanımlanır stres ölçümlerin doğruluğu azaltmak sürtünme etkileri Griggs basın tabidir. Çoğu sürtünme oluşur deformasyon piston σ1 ambalaj halka aracılığıyla ilerleyen süre parça ve kısıtlayıcı orta (NaCl) kurşun. Bu deformasyon Sahne Alanı'nda (Şekil 9) "yan yana" adımında sırasında değil, aynı zamanda isabet noktadan sonra yükleme sırasında stres-zaman eğrisi görülebilir. Elastik davranışı üzerinde örnek sertlik bağımlı değildir, ancak yükleme eğrinin eğimini Griggs tipi cihazlar örnek gücü artar. Kurşunun ötesini σ1 pistonu iter ise esas olarak olmayan-elastik örnek zorlanma nedeniyle olmasıdır. Nitekim, yükü eğimi verim stres koşulları temsil değil önce saf elastik yükleme örnek, sürtünme ve bazı örnek deformasyon/sıkıştırma içeren farklı bileşenleri bir arada ama eğri. Ne yazık ki, yüksek sıcaklıkta düşüktür, örnek gücüne bağlı olarak bu tür davranış pek tekrarlanabilir ve hata şiddetle 3'ten % 9-18değişir sürtünme tarafından indüklenen. İndiyum, bizmut veya teneke gibi bazı diğer zayıf malzeme kurşun19yerine kullanılan, ama onlar her zaman bazı sızıntı, 1'den daha yüksek basınç ortaya çıkmasına not ortalaması. Km ölçekli nesneleri ve çok yavaş zorlanma oranları (10-15-10-12 s-1) jeolojik amaçlar için dikkat edilmesi gereken, Ayrıca, Griggs tipi cihazlar - gibi herhangi bir diğer deformasyon aparatı - örnek boyutu () açısından sınırlı ise En fazla. Griggs basın için 8 mm çapında) ve gerilme oranı (min. 10-8 s-1). Bu jeolojik koşullar gerçekten de gerçekçi olmayan kuvvetler ve uygulanması için deney pratik süresi gerektirir. Mekanik yasaları laboratuar tabanlı tahminlerim tamamen geçerli olması koşuluyla yine de, deformasyon deneyleri ve jeolojik koşullar arasında kaçınılmaz bu boşluğu kısmen sayısal modeller tarafından yerine olabilir. Bunun kesinlikle az gaz basınç ortamı türü aparatı biri kadar iyi, daha iyi doğruluk ile yüksek basınç için aygıtlar geliştirmek gerekir (örneğin, ± 1 MPa).
Şu anda, sadece gaz-orta çizgisel rheological deneyler gerçekleştirmek için doğru olduğundan ve çoğu mevcut mekanik yasalarının gelir 0,3 baskısı hapsetmesi, Paterson gelen not ortalaması. Stres ölçümlere yüksek doğruluk aksine sadece oda basınç ve izin verilen bir gaz basınç gemi ile onun birlikte uğrar bir dış bir kısıtlayıcı basınç uğrar bir dahili yük hücresi varlığı esas olarak dayanan olarak transfer edilemez belirli bir tasarım uygula-katı-orta basın. Bugün, katı-orta aparatı sadece bir dış yük hücresi kullanır-bazıları bile fark stres sebebiyet veren bir yoksul çözünürlük ve önemli tahmindi sürtünme nedeniyle ölçmek için herhangi bir yük hücresi – yok.
Griggs tipi cihaz bir erimiş tuz Meclisi kullanarak önemli ölçüde örnek etrafında sürtünme (3 kat) azaltabilir. Ama daha önce de belirtildiği gibi aynı zamanda diğer sorunları için artış verir ve stres ölçüm doğruluğunu 10 kat daha Paterson aparatı içinde düşük kalır. Başka bir yaklaşım bir dahili yük hücresi veya benzeri Griggs Basında sürtünme etkilerinden kurtulmak için uygulanmasında oluşacak. "Normal" yük hücreleri gibi içinde belgili tanımlık endüstri, buldum, kapasiteleri ve boyutu göz önüne alındığında biraz-in onları içinde basınç gemi örnek TMMOB dahil etmek gerçekçi görünüyor. Onlar sıkıcı basınç ve yüksek kapasiteli yük hücresi dayanabilir değil (azami 200 kN), gibi Griggs tipi cihazlar olarak yüksek basınç deneyler için gerekli ve örnek odasında dahil üzere çok büyük olurdu. Ancak, bir olasılık (Andreas K. Kronenberg, kişisel iletişim) ölçülen şartıyla, deformasyon-ebilmek var olmak tam bir iç hücre25, örnek sütun Bazal piston kullanılması anlamına gelir. Bu yeni Griggs tipi cihazlar (şekil 1) beklenen bir belirli yük hücresi adapte taban plakası aşağıda bir oda gerektirir. Ama bugün, uygulanacak böyle bir dahili yük hücresi katı-orta deformasyon aparatı içinde kalır.

Rock deformasyon en önemli jeolojik süreçler biridir. Güçlü insan zaman ölçekli olaylar, depremler veya toprak kaymaları, gibi aynı zamanda sağlam dış kabuk telluric gezegenler Plaka tektoniği Earth1de dahil olmak üzere içinde büyük ölçekli kitle hareketlerinin katkıda bulunur. Örneğin, kabuk gibi Yerkabuğu Reolojisi bağlı olarak hangi tanımlar kabuk ve alt solidus manto gücü (<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56841/56841eq1.jpg"> 1200 ° C), levha tektoniği ve ilgili özellikleri düzeninin2,3 önemli ölçüde değişebilir ,4,5. Bir yandan, bir güçlü en üst manto ve/veya alt kabuk varlığı dağ kemerleri sürdürmek veya yitim bölgeleri6stabilize etmek için gereklidir. Ama öte yandan, sayısal modeller de Yerkabuğu üzerinde Venüs7gözlemlediği gibi sert kapak davranış sebebiyet veren çok güçlü ise sınırları manto konveksiyon geliştirmek can't tabağı göstermiştir. Böylece, rock Reolojisi tarafından dikte edildiği gibi Yerkabuğu etkin gezegenler plaka benzeri davranışını doğrudan bir denetimde gücünde.
Yarım asırdır, rock Reolojisi yüksek sıcaklıklarda (&gt; 300 ° C), esas olarak onlar elde edebilirsiniz basınç aralığında farklı state-of--art teknikleri sebebiyet veren araştırıldı. Bu nispeten düşük basınç, gaz-orta Paterson-tipi cihaz8 içerir (&lt; 0,5 not ortalaması), orta ve yüksek basınç, katı-orta Griggs tipi cihazlar9,10,11 (0.5-5 not ortalaması), ve Deformasyon-Dia aparatı12,13 (demir: 20 ~ not ortalaması) veya diamond anvil hücre çok yüksek basınç14 (100'den fazla kadar not ortalaması). Böylece, basınç ve sıcaklık derin Earth'te karşılaştı günümüzde deneysel olarak elde edilebilir. Ancak, rock deformasyon da bünye ilişkileri formüle edilebilir böylece yüksek doğruluk ve kesinlik, ölçülecek ihtiyacı fark stres dayanır. Onun gaz hapsetmesi orta sayesinde, Paterson aparatı, bugün sadece teknik bir yeterli doğrulukta stres ölçümleri yapmak mümkün (± 1 MPa) verileri ulaşmak için 6 büyüklük gerilme oranı, ama sadece deformasyon keşfedebilirsiniz düşük basınç, süreçleri. Bunun tersi olarak, katı-orta çizgisel kayalar yüksek basınç, ancak daha düşük doğruluk stres ölçümler ile deforme. Stres doğruluk tahmini süre ± 30 MPa Griggs-türü aparatı15,16, sinkrotron tabanlı demir için mekanik yasaları ile ± 100 MPa17' in bir hata üretir. Griggs tipi cihaz stres de ile ilgili stres ölçüm sonuçları Paterson bir36'e kadar tarafından fazla hesaplamış. Yüksek basınç - ve yüksek sıcaklık - doğru ve hassas stres ölçülerde performans bu nedenle yer bilimleri büyük bir meydan okuma kalır.
Nerede baskılar 5 aşabilir derin yitim plaka hariç GPa, Griggs tipi cihazlar olduğunu şu anda çalışma basıncı (&lt; 4 not ortalaması) üzerinde deformasyon işlemleri ve sıcaklık daha uygun tekniği (<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56841/56841eq1.jpg"> 1200 ° C) büyük bir kısmı aralıkları Yerkabuğu. Bu temelde, önemli çabalar stres ölçümleri, özellikle örnek11,18çevresinde kısıtlayıcı bir ortam olarak eutectic tuz karışımları kullanarak sürtünme etkilerini azaltmak için geliştirmek için 1990 üstlenmiş oldu. Erimiş tuz bir derleme stres ölçümü, daha iyi bir doğruluk için hata ± 30 ± 10 MPa15,19' a azaltarak doğuran, ama bu tür bir derleme başvurusu sırasında ek dezavantajları karşılaştı. Bu çok daha düşük bir başarı oranı, koaksiyel (kesme) deneyleri, gerçekleştirmek için büyük zorluklar ve daha karmaşık bir örnek derleme. Ayrıca, stres ölçümlerin doğruluğu on kat alçak basınç Paterson-türüne aygıtının daha düşük kalır. Bu sorunlar bugün daha yaygın olarak deformasyon işlemleri ve onların ilgili microstructures keşfetmek için uygulanan Griggs tipi cihazlar kullanarak rheological işlemlerinin miktar sınırı. Yeni bir yaklaşım bu nedenle yüksek lithospheric baskılar, rheological miktar gerçekleştirmeye yönelik.
Bu yazıda yeni tasarlanmış katı-orta Griggs tipi cihazlar kullanarak yüksek basınç deformasyon deneyleri gerçekleştirmek için "geleneksel" yordam ayrıntılı belgeler verir. Bilim adamları tüm alanlardan karar verebilirsiniz ISTO (Orléans, Fransa) ve ENS (Paris, Fransa), uygulanan yeni "Griggs" laboratuvarları çerçevesinde temel amacı düzgün ayrıntıları, protokolünde her adımında göstermektir aparatı uygun ya da değil çalışma kendi amaçları için olup olmadığı. Kritik adımlar ve bu state-of--art teknik sınırlamaları da, yeni yaklaşımlar ve olası gelecekteki gelişmeler ile birlikte ele alınmıştır.
Yeni Griggs-türü aparatı
Piston-silindir teknolojisini temel alan, Griggs tipi cihazlar eskiden David T. Griggs tarafından 1960'lı yıllarda9' tasarlanmış ve sonra (esas olarak yüksek basınç deformasyon sırasında elde etmek için 1980 's11 Harry W. Green tarafından modifiye deneyler). Her iki durumda da içeren bir metal çerçeve tarafından Griggs aparatı ile karakterize: 1) üç yatay fotokopiler dikey sütunlar üzerinde monte edilmiş, orta panel ve 3) bir deformasyon vites kutusu ve piston askıya (basınç ram hapsetmesi) 2) bir ana Hidrolik silindir üst panel (şekil 1) üzerine sabit /actuator. "Sıkıcı" ram ve deformasyon aktüatör her örnek derleme bir basınç gemi içinde kuvvetlerinin iletimi bağımsız pistonlar bağlanır. Böyle bir gemi ile deformasyon, basıncı aparatı ve çapı örnek derleme bağlı olarak 2 veya 5 not ortalaması en hapsetmesi de elde edilebilir.
Bir direnç fırın sayesinde Joule etkisi (en ≈1300 ° C20) numune sıcaklığı artırılır, basınç gemi iken su soğutmalı olarak üst ve alt. Green'in tasarımında Griggs cihaz aynı zamanda basınç gemi (şekil 1) öncesi stres homogenizes bir sonu-yük sistemi içerir. Bu deformasyon deneyler, yüksek basınç elde etmek için izin verir (max. 5 not ortalaması), özellikle kullanarak küçük bir delik basınç gemi. Griggs basın hakkında daha fazla ayrıntı için okuyucuların Rybacky vd tarafından değiştirilmiş Griggs aparat tasarım mükemmel açıklaması denir 19.
Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (ISTO, Fransa) ve École Normale Supérieure de Paris (ENS Paris, Fransa), arasında yakın bir işbirliği--dan doğan yeni nesil Griggs tipi cihazlar doğrudan H tasarımdan dayanır . Güvenliği yüksek basınç deney için Avrupa standartlarına uymak için W. yeşil11ama bazı iyileştirmeler yapılmıştır. Bu yeni Basında hapsetmesi ve deformasyon aktüatörler hidrolik şırınga servo kontrollü Pompalar, sabit yük veya sabit deplasmanlı deneyler, yüksek basınç imkanı veren tarafından tahrik edilmektedir (5 not ortalaması). Düştüm (izostatik) basınç, kuvvet ve deplasman sırasıyla yağ basınç sensörleri, yük hücresi kullanarak izlenir (azami 200 kN) ve deplasman dönüştürücüleri (şekil 1). Basınç gemi 1 ° konik çelik yüzük eklenen ve sarma tekniği21şerit kullanarak önceden vurguladı bir iç tungsten karbür (WC) çekirdek yapılır. Kuvvetler iletmek için basınç gemi ve örnek derleme piston (σ3), son yükleme piston ve taban plakası (şekil 1) hapsetmesi bir deformasyon piston (σ1), dahil WC çıkarılabilir pistonları arasında yalan. Düzenli üst ve alt kısımlarında basınç gemi üzerinde soğutma ile birlikte, daha iyi (şekil 1) soğutma için 6 mm çapında delik içinde tungsten karbür çekirdek çevresinde çelik gemi yoluyla su akar. Hidrolik silindir için kısıtlayıcı basınç da silikon yağı akış tarafından soğutulur. İn addition, daha büyük örnek boyutu kadar 8 mm çapına, böylece 1) microstructures daha iyi olabilir Orléans istihdam deformasyon cihaz geliştirdi ve gelecekteki karşılaştırmalar için ortak bir örnek Boyut 2) Griggs basın ve Paterson basın paylaşın. Bu WC artan bir çapı delik basınç gemi (1 inç, yani 25,4 mm yerine 27 mm) gerektirir 3'e en fazla ulaşılabilir basınç düşürme not ortalaması.
Mevcut Kağıt alüminyum piston (2Bşekil 2A ve kullanarak geleneksel katı tuz örnek derleme oluşturmak tüm parçaları açıklaması vardır yeni Griggs-türü aparatı ile bir deney yapmak ile ilgili yordamı açıklamaktadır ), hem de onları üretmek ve onları basınç gemi tanıtmak için art arda gelen adımları. Bu açıklama büyük parçalar Prof Jan Tullis ve Brown Üniversitesi (R.I., ABD) ortak çalışanlar tarafından uzun yıllar rutin geliştirilen izler. Elde edilen örnek derleme koaksiyel (saf kesme) veya koaksiyel (genel kesme) deformasyon deneyler baskılar bütün dizi ve sıcaklıklar Griggs-türüne aygıtının üzerinde gerçekleştirmek tam uygundur. Saf kesme deneyi genellikle belirli bir uzunlukta özlü matkap örneği gerektirir iken (yaygın olarak ≈2 defa örnek çapı), genel kesme deformasyon genellikle piston eksen (şekil 2B) 45 ° kesilmiş bir bölgeye uygulanır. Örnek malzeme ya da Çekirdek numunesi bir dilim veya seçilen tane boyutu, ince taneli barut olabilir. Tüm parçaları metal folyo sarılı ve platin bir tüp içinde ceketli kaynaklı (ya da düz katlanmış), her iki taraf. Sıcaklık genellikle S-type (Pt

<table><tbody><tr><td>Griggs tipi aparat</td><td>Sanchez Technologies (Corelab)</td><td>TRI-X 6/1500 SD</td><td>Katı-orta Griggs tipi deformasyon aparatı</td></tr><tr><td></td><td>Sanchez Technologies (Corelab)</td><td>Stigma pompaları 1000/300 ve 100/1500</td><td>hidrolik şırınga pompaları basınç uygulamak için</td></tr><tr><td>Arbor presi</td>, <td>Schiltz</td><td>PA. WZ.5000.530</td><td>Numune düzeneğini basınçlı kaba yerleştirmek için gereken çardak presi</td></tr><tr><td>Düşük hızlı testere</td><td>Presi</td><td>Mecatome T180</td><td>Alümina piston ve mullit kılıfı</td></tr><tr><td></td> kesmek için kanun hızında testere <td>Presi</td><td>LR02033</td><td>Elmas testere bıçağı</td></tr><tr><td>40 ton hidrolik pres</td><td>CompaC</td><td>APA 9040EH1-D</td><td>Tuz/kurşun parçalarını preslemek ve numuneyi</td></tr> <tr><td>çıkarmak için 40 tonluk hidrolik presBasınçlı kap (ve pistonlar)</td><td>STRECON</td><td>kabı A4071&nbsp;</td><td>İç tungsten-karbür çekirdek, 1 derecelik konik çelik halkaya yerleştirilir ve şerit sarma tekniği kullanılarak ön gerilmeye tabi tutulur</td></tr><tr><td></td><td>STRECON</td><td>Deformasyon pistonu</td><td>Deformasyon</td></tr><tr><td></td> uygulamak için tungsten karbür piston <td>STRECON</td><td>Sınırlama pistonu</td><td>Sınırlama basıncı</td></tr><tr><td></td> uygulamak için tungsten karbür piston <td>STRECON</td><td>Uç yük pistonu</td><td>Basınçlı kabı ön gerilmeye tabi tutmak için tungsten karbür piston</td></tr><tr><td>PUK U3</td><td>Lampert</td><td>PUK 5 kaynak mikroskobu</td><td>Termokupl kaynaklamak için ince kaynak sistemi ve platin ceket</td></tr><tr><td>Soğutma sistemi: Ultracool</td><td>Lauda</td><td>UC 4 E1 PI5 SR BSP & deg; C</td><td>Basınçlı kap</td></tr><tr><td></td> için soğutucu <td>Lauda</td><td>Proline RP850</td><td>Sınırlama/son yük koçu için soğutucu</td></tr><tr><td>Leath</td><td>Schneider electric</td><td>Eurotherm 2704</td><td>Sıcaklık kontrolörü</td></tr><tr><td>Freze makinesi</td><td>Enerpac</td><td>P-142</td><td>Sınırlama/son yük koçunu</td></tr><tr><td></td> kaldırmak için el pompası <td>HBM</td><td>1-P3TCP/2000 bar</td><td>Basınç dönüştürücü</td></tr><tr><td></td><td>HBM</td><td>1-P3TCP/500 bar</td><td>Basınç dönüştürücü</td></tr><tr><td></td><td></td><td>HBM WA/10 mm</td><td>Deplasman dönüştürücü</td></tr><tr><td></td><td>HBM</td><td>WA/50 mm</td><td>Deplasman dönüştürücü</td></tr><tr><td></td><td>HBM&nbsp;</td><td>1-C2/200 kN</td><td>Yük hücresi</td></tr><tr><td></td><td>Jeoloji aleti</td><td></td><td>Grafit fırını: iki pirofilit manşon arasına yerleştirilmiş grafit tüp (ısmarlama)</td></tr><tr><td></td><td>McDanel</td><td>MRD028330018858</td><td>Mullit Yuvarlak Çift Delikli Boru</td></tr><tr><td></td><td>Morgan Advanced Materials</td><td>WH-Feuerfestkitt</td><td>Seramik yapıştırıcı</td></tr><tr><td></td><td>PRECIS</td><td>T90 L</td><td>Torna</td></tr><tr><td></td><td>NSK</td><td>EM-255</td><td>Torna tezgahını kullanarak alümina pistonu paralel hale getirmek için elmas alet</td></tr><tr><td>Mecanelec</td> CDM &ndash;<td></td><td> IP 1 &ndash; Su soğutma için 5L/dk</td><td>Akış ölçer (basınçlı kap)</td></tr><tr><td></td><td>Hedland</td><td>H602A-0005-F1</td><td>Yağ soğutma için akış ölçer (sınırlama/son yük ram)</td></tr><tr><td></td><td>Legris</td><td>S&eacute; rie 21</td><td>su soğutma sistemi borusu için çift sızdırmaz kuplör</td></tr><tr><td>Corelab</td><td>Falcon</td><td>Hidrolik şırınga pompalarını</td>izlemek için yazılım HBM CatmanEasy-HP Verileri kaydetmek için yazılım Schneider electric Eurotherm itools Sıcaklık kontrolörü için programları ayarlamak için yazılım VWR 410-0114 Seramik harç<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>Microspatule</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>459-0206</td><td>Seramik alıcı</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>AnalaR NORMAPUR 27810.364</td><td>Sodyum Klorür% 99,9 saflıkta</td></tr><tr><td></td><td>VWR</td><td>Barnstead / Thermoline 48000 fırın</td> Kurşun DP <td></td></tr><tr><td></td><td>/ Pr & eacute eritme için Tezgah Üstü Kül fırını; cision</td><td>Özel yapım</td><td>Tuz ve kurşun parçalarını</td></tr><tr><td></td> üretmek için gerekli aletler <td>Cincinnati</td><td>TİPİ PE-5</td><td>Freze makinesi</td></tr><tr><td></td><td>Memmert</td><td>UNB 400</td><td>Tuz tozu ve tuz parçalarını</td></tr><tr><td></td> stoklamak için fırın <td>Otelo</td><td>Otelo 65220023</td><td>Platin</td></tr><tr><td></td> için boru kesici <td>Otelo</td><td>BAITER 51600202</td><td>Dosya aracı</td></tr><tr><td></td><td>Otelo</td><td>VADIUM 65172600</td><td>Diyagional mikro kesici</td></tr><tr><td></td><td>Otelo</td><td>VADIUM 65172620</td><td>Düz iğne burunlu mikro pense</td></tr><tr><td></td><td>SAM</td><td>EMP-13J</td><td>Yuvarlak vidalı içi boş zımba</td></tr><tr><td></td><td>Termokupl tellerini</td><td></td><td></td> izole etmek için Profesyonel Platic Chemfluor MFA Tüp Minitüp</tr><tr><td>Radiospar</td><td>RS 370-6717</td><td>S-tipi düz pimli termokupl konektörü</td>LEMER<td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Kurşun (toplu)</td></tr><tr><td></td><td>Goodfellow</td><td>FP301305</td><td>Polyt&eacute; trafloro ve eacute; Tyl&Egrave; ne - Film ; 0,15 mm kalınlık</td></tr><tr><td></td><td>Heraeus</td><td>81128696</td><td>Saf Platin tel</td></tr><tr><td></td><td>Heraeus</td><td>81128743</td><td>Platin%90/Rodyum%10 tel</td></tr><tr><td></td><td>Alfa Aesar</td><td>M11C056</td><td>Nikel folyo 0,025 kalınlık tavlanmış %</td></tr><tr><td></td>99,5 <td>DP/hassas</td><td></td><td>Tuz parçaları ve kurşun parça üretmek için aletler (ısmarlama)</td></tr><tr><td></td><td>Polyco Bodyguards</td><td>GL890</td><td>Mavi Nitril Tıbbi Muayene eldivenleri</td></tr></tbody></table>

yeni nesil griggs tipi cihazlar kullanarak yüksek basınç, yüksek sıcaklık deformasyon deney

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

Büyük derinliklerde adresi jeolojik süreçler için sırayla rock deformasyon ideal yüksek basınç (> 0,5 not ortalaması) ve yüksek sıcaklık (> 300 ° C) test edilmelidir. Ancak, mevcut basınç ve katı-orta çizgisel düşük stres çözünürlüğü nedeniyle yüksek çözünürlükte ölçümler bugün gaz basınç orta aparatı deneylerde alçak basınç deformasyon kısıtlanır. Katı-orta piston-silindir ("Griggs-type") cihazları yeni nesil burada açıklanmıştır. Gerçekleştirmek mümkün yüksek basınç deformasyon 5'e kadar deneyler not ortalaması ve bir dahili yük hücresi uyum için tasarlanmış, yeni bir cihaz yüksek basınç Reolojisi için teknolojik bir temel kurmak için potansiyel sunmaktadır. Bu inceleme video tabanlı ("geleneksel" katı tuz derleme kullanarak) yordamı detaylı belgelenmesi yüksek basınç, yüksek sıcaklık deneyleri yeni tasarlanmış Griggs-türü aparatı ile gerçekleştirmek için sağlar. 700 ° C'de, 1.5 deforme Carrara mermer örneği temsil edici bir sonuç not ortalaması ve 10-5 s-1 yeni basın ile de verilir. İlgili stres-zaman eğrisi Griggs-tip deney tüm adımları göstermektedir, basınç ve sıcaklık ne zaman Şoklama örnek için artan deformasyon durduruldu. Gelecekteki gelişmeler ile birlikte kritik adımlar ve sınırlamalar Griggs cihazları sonra ele alınmıştır.

Şekil 9 yeni nesil Griggs tipi cihazlar Carrara mermer (8 mm uzun Çekirdek numunesi) 10-5 s-1bir sıcaklık bir zorlanma oranda saf makaslama (koaksiyel) deformasyon sırasında ortaya çıkan bir stres-zaman eğrisi gösterilmektedir 700 ° C ve sıkıcı bir basınç 1.5 not ortalaması. Böyle bir deneme sırasında basınç ve sıcaklık ilk alternatingly, esas olarak erime gelen NaCl önlemek için artmıştır. Erimiş NaCl örnek için çok aşındırıcı ve geri dönüşümsüz ısıl telefona zarar verebilir. Basınç ve sıcaklık - burada "pompalama sahne" anılacaktır artan birbirini izleyen adımları boyunca (Şekil 9) – kurşun parça örnek üzerinden σ3 σ1 ' den gerilmeler aktararak deforme olma önleme işlevi vardır ve diğer taraftan, daha fazla veya daha az izostatik stres durumu örnek derleme içinde Bakımı.
Ne zaman hedef basınç ve sıcaklık elde "sıcak-basıldığında" bir süre uygulanabilir. İsteğe bağlı olsa da, bu adım-yaygın olarak 24 saat süreli-deformasyon önce örnek toz varsa sinter gerekebilir. σ1 pistonlu/aktüatör sonra sözde için sebebiyet veren örnek deforme gelişmiş "deformasyon sahne". Bu ikinci ilk 1 tarafından indüklenen sürtünme nedeniyle fark stres (σ1 - σ3), bir dik nazik artışı ile karakterize) Salmastıra halkaları ve 2) artan yüzeyine temas σ1 piston ve kurşun parça arasında σ1 kurşunun ötesini hareketli iken. Bu "yan yana" Bölüm isabet noktası (σ1 piston ve üst alüminyum piston arasında temas) doğru (Şekil 9) uygun eğri tarafından belirlemek için yeterli bir süre olması gerekir. Bu amaçla, önemli bir kurşun kalınlığı (≥ 2 mm) σ1 piston ve Alümina arasında piston σ1ilerleyen başlamadan önce gereklidir. Üst alüminyum piston yaklaşırken, kurşun kurşun sertleştirme ve σ1 pistonlu örnek sütun üzerinde bastırıyor kadar bir ilerici stres artışı teşvik zorlanma neden bir ince örnek kalınlık olarak daha hızlı kalıptan çekilmiş. Stres eğrisi sonra dik verim stres koşulları kadar teorik olarak plastik davranışlar (Şekil 9) elastik geçiş tanımlayan artırır. Fark stres tanımlamak için gerektiği şekilde denemenin isabet noktası daha sonra "elastik" eğrisi ve "yan yana" eğrisi (Şekil 9) uzantıları arasındaki kavşak dan çıkarılabilir.
Deformasyon sonunda durduğumda, sıcaklık çok hızlı bir şekilde azalır (≈ 300 ° C/dak) microstructures korumak için. Önemli bir damla baskı mutlaka "Şoklama örnek" sırasında oluşur, ancak bu bırakma, σ1 ve σ3 piston takip taşınır geri yavaş yavaş hidrolik rams yağ basıncı azaltarak (≈ 5 MPa/dak). Her ne kadar bazı çatlama kaçınılmazdır bu boşaltma çatlaklar, oluşumu sınırlamak için gereklidir. Deneyden sonra stres-zaman eğrisi daha sonra vuruş noktasından (bkz. Şekil 9iç metin) kadar deforme örnek bir stres gerginlik eğrisini üretmek için düzeltilmiştir. Bu düzeltmeleri dahil et 1) sertlik/uzatma aparatı ve 2) sürtünme Salmastıra halkaları ve kurşun parça15,19tarafından indüklenen. Şekil 10 da bir Çekirdek numunesi Carrara mermer (şekil 10A ve 10B) ve ikinci bir bir olivin toz içeren Sinterlenmiş ve genel olarak kesme 900 ° c deforme sonrası deney yapma örnek derleme iki örnek gösterir ve 1.2 eski Griggs tipi cihazlar23 (şekil 10C ve 10 D) kullanarak not ortalaması.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig1.jpg"> Şekil 1: yeni nesil Griggs tipi cihaz. Şematik çizimler Griggs tipi cihaz Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (ISTO, Fransa) ve École Normale Supérieure de Paris (ENS Paris, Fransa) şimdi elde edilebilir. Örnek derleme içinde basınç gemi yatıyor iken, yüksek kısıtlayıcı basınç ve diferansiyel stres bağımsız şırınga pompalar hidrolik rams ve piston/Çalıştırıcılar tarafından uygulanır. Sıcaklık düşük voltaj/yüksek amper elektrik akımı aşağıdaki derleme enjekte kullanarak artırılır (bkz: yan görüntüleme) bir direnç grafit fırın aracılığıyla. Basınç gemi tungsten karbür (WC) die korumak için aynı zamanda üst soğutma plakaları/kutuları ve gemi yoluyla alttan su akımını soğutulur. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig2.jpg"> Şekil 2: örnek derleme. Örnek derleme oluşturmak parçalar ayrıntılı görünümünü. De σ1 pistonlu, σ3 piston ve taban plakası-saydamlık onlardan part-her parça Griggs tipi cihazlar ile ilgili olarak konumunu bulmak için gösterilir. A) örnek bir eş eksenli deney Meclisi. B) örnek derleme, ya bir "koaksiyel" (beyaz) için şemayı göster veya "genel kesme" örnek (yeşil). Kurşun parça ve daha düşük tuz parça şeffaflık gösterilir. C) bir deneme sırasında sıcaklık izlemek için kullanılan bir mullit 2 delikli kaplama S-type ısıl 3D görüş. WC tungsten karbür =. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig3.jpg"> Şekil 3: Araçlar gerekli soğuk basına dış ve iç tuz adet NaCl toz. A) basarak sırasında 3D görünümleri (30 14 ton s) ve dış tuz çıkarımı adet (solda) ve ilgili aracı bileşenleri (sağda) çizimlerinin ölçekli. B) basarak sırasında 3D görünümleri (30 6 ton s) ve iç tuz çıkarımı parça (solda) ve ilgili aracı bileşenleri (sağda) çizimlerinin ölçekli. Bazı bölümleri şeffaflık gösterilir. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig4v2.jpg"> Şekil 4: Aracı gerekir alt dış tuz parça inebilecek. A) önce (üst) 3D görünümleri ve (alt) Delme sırasında. B) ölçekli çizimler (3D, üst ve yan kez) Aracı'nın (sadece bir kısmı gösterilir). <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig5.jpg"> Şekil 5: Platin ceket üretmek için gereken araçları. A) 3B görünümü (sol) ve çizimler (sağda) Platin su bardağı üretmek için gerekli Aracı'nın ölçekli. Böylece sığabilir ve 8 mm çaplı Platin ceket ile birlikte kaynaklı 10 mm çaplı Platin disk üzerinde iterek, onun dış kısmı yere 1 mm kalınlığında bir fincan şekil içine kadar eğildi. B) (en iyi parça sadece yarısı gösterilir) Platin ceket Platin kupasına kaynak için gereken 3B Görünüm (üst) ve ölçekli çizimler (alt) aracı. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig6.jpg"> Şekil 6: kurşun parça oluşturmak için gereken aracı. A) basarak sırasında 3B Görünüm (30 4 ton s) erimiş kurşun (50 g). #2 bileşeni şeffaflık gösterilir. B) kurşun parça çıkarılması sırasında 3B Görünüm (boyutları üst sol iç metininin içinde gösterilir). C) aracı bileşenleri çizimlerinin ölçekli. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig7v2.jpg"> Şekil 7: Bazal pistonlu basınç gemi düzeltmek için kelepçeler. 3D görüş-in basinç, Bazal piston ve kelepçeler (üst) ve bir kelepçe 3B görünümü (alt) dahil olmak üzere, üst ve alt bölümlerinin ölçekli çizimler. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig8.jpg"> Şekil 8: Hidrolik pompa ve soğutma sistemleri. Hidrolik pompa (turuncu) hapsetmesi, sistem basıncı geminin (açık mavi) soğutma ve soğutma sistemi hapsetmesi/son-yük RAM (sarı) vanaları (V), elektro-Vana (EV) ve yağ tankı (T)-deformasyon pompa (mor), dahil olmak üzere-şeması. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig9.jpg"> Şekil 9: temsilcisi sonuç. Stres-zaman eğrisi yeni nesil Griggs tipi cihazlar kullanarak bir deformasyon deney örneği. Bu deney coaxially Carrara mermer 700 ° c, 1.5 Çekirdek numunesi (8 mm uzun) üzerinde sahne aldı not ortalaması ve 10-5 s-1yük oranı. Artış basınç ve sıcaklık, 2) bir "sıcak presleme sahne" için 1) bir "pompalama sahne" içerir Griggs-tip deney birbirini izleyen adımları bu sonucunu gösterir örnek, uygulanabilir, 3) bir "deformasyon sahne Eğer" sinter için örnek, deforme ve 4) bir "sahne azalma basınç ve sıcaklık Şoklama". Deformasyon sırasında σ1 piston ilk kurşunun ötesini ("yan yana" adım) ilerler ve sonra düzgün örnek deforme Alümina pistonu iter (hit noktasından yukarı), elastik-o-plastik davranış veren yükselmeye (bkz: metin). Stres-zaman eğrisi sürtünme üzerinden düzeltilmesi ve sertlik/uzantı cihazları sonra bir stres gerginlik eğrisi isabet noktasından (gömme) kadar üretilmektedir. Σ1 = σ1 piston tarafından; uygulanan stres Σ3 σ3 piston tarafından; uygulanan stres = P (izostatik) basıncı; hapsetmesi = T = sıcaklık. Σ1- σ3 farklı stres =. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56841/56841fig10.jpg"> Şekil 10: örnek çıkarma. A) alt Şekil 9' da açıklanan deneme sonra çıkarılan örnek derleme bir parçası. B) (hala onun Platin ceket sarılmış) örnek Carrara mermer 700 ° C ve 1.5 saf kesme deformasyon sonra yeni Griggs tipi cihazlar içinde not ortalaması. C) olivin toz örneği içeren bir örnek derleme alt kısmı Sinterlenmiş ve genel olarak kesme 900 ° C ve 1.2 deforme not ortalaması ile eski Griggs tipi cihazlar23. D) olivin örnek ve Alümina çekme--dan örnek derleme sonra piston (hala Platin ceket sarılmış) kesme. TC ısıl =. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/56841/56841fig10large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Rock deformasyon yüksek basınçta sayısal gerekiyor. Yeni tasarlanmış bir katı-orta Griggs tipi cihaz deformasyon deneyleri gerçekleştirmeye yordamın açıklaması burada verilir. Bu teknolojik olarak genişleyebilir baskılar gelecekteki rheological çalışmaları 5'e kadar not ortalaması.

Yeni nesil Griggs tipi cihazlar kullanarak yüksek basınç, yüksek sıcaklık deformasyon deney

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 ...

Griggs tipi bir deneyin genel amacı, tipik olarak bir gigapaskal ve 300 santigrat dereceden daha yüksek olan yüksek basınç ve sıcaklıktaki kayaların deformasyon süreçlerini araştırmaktır. Bu tekniğin avantajı, deformasyonun beş gigapaskal basınca kadar uygulanabilmesidir. Bu da Dünya'da yaklaşık 150 kilometrelik bir derinliğe tekabül ediyor.Bu yöntem, yapısal jeoloji, jeodinamik, manyetik çalışmalar ve hatta planetoloji alanlarında jeolojideki temel soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Burada, yüksek basınçlı deneylerin güvenliği için Avrupa standartlarına uygun yeni nesil Griggs tipi bir cihaz kullanıyoruz. Yeni teknolojimizdeki pistonlara bağlı olarak, metalik bir çerçeve ve aktüatörlere ve pistonlara bağlı iki hidrolik şahmerdandan oluşur ve bu elemanlar önce basınçlı kap içindeki numune düzeneğini basınçlandırır ve ardından numuneyi deforme etmek için merkezi pistonu ilerletir.Mevcut videoda, geleneksel katı kaynak numune düzeneğini kullanarak Griggs tipi bir deneyin nasıl gerçekleştirileceğini gösteriyoruz. Numune düzeneğini hazırlamak için önce %99,9 saflıkta en az 60 gram sodyum klorür tozunu bir seramik havanda öğütün. Daha sonra tuz parçalarını soğuk presleyin.Alt dış tuz parçasını üretmek için, 17.5 gram öğütülmüş sodyum klorür tozunu bir behere yerleştirin. Yaklaşık 0,1 mililitre damıtılmış su ekleyin ve tuz ile suyun iyice karıştığından emin olun. Islak tuz tozunu tuz presleme aletinin delik deliğine doldurun ve piston bileşenlerini tuz tozunun üzerine yerleştirin.Tozu 14 tonda 30 saniye boyunca bastırın ve ardından tuz parçasını boşaltın. Alt kap bileşenini çıkarın ve sondaj deliğinin altında boş bir alan bırakmak için iki bazal metal parçayı birbirinden ayırın. Bir kez daha, tuz parçasını aşağıdan çıkarmak için hidrolik presteki piston bileşenlerini kullanın.Metin protokolünde açıklandığı gibi bir S tipi termokupl yaptıktan sonra, alt tuz parçasının uzunluğu boyunca iki milimetre çapında bir delik açmak için bir freze makinesi ve delme aleti kullanın. Alt tuz parçasının üst kısmında, termokupl deliğinden deliğe kadar yaklaşık bir milimetre derinliğinde ve iki milimetre genişliğinde küçük bir kanal oymak için üçgen bıçaklı ve keskin uçlu bir neşter kullanın. Numuneyi kılıflamak için, 0,15 milimetre kalınlığındaki bir platin folyodan 10 milimetre çapında iki diski çıkarmak için yuvarlak şekilli içi boş bir zımba kullanın.Kap şekillendirme aletini kullanarak her diskin bir milimetre kenarını bükerek iki platin kap yapın. Ardından, numunenin uzunluğunda ve yaklaşık üç milimetre uzunluğunda bir platin tüp kesmek için bir boru kesici kullanın. Platin tüpü ve kapları 900 santigrat derecede en az iki saat tavlamak için tezgah üstü bir kül fırını kullanın.Tavlandıktan sonra, platin tüpe bir fincan yerleştirin ve tüpün ucunu ve fincanı düz bir şekilde öğütmek için bir eğe aleti kullanın. Ardından, kaynak aleti ve bir PUK 5 kaynak mikroskobu kullanarak platin kabı ve boruyu birbirine kaynaklayın. Numuneyi 25 mikrometre kalınlığında bir nikel folyoya sarın ve platin tüpe yerleştirin.Tüpü ikinci platin kap ile kapatın ve fincan ile boruyu birbirine kaynaklamadan önce dosya aletiyle zımparalayın. Üst ve alt alümina pistonların platin tüpe mümkün olduğunca sığabilmesi için bir çift düz iğne burunlu mikropense kullanarak platin tüpün uçlarını hafifçe bükün. Aynı düz pense çiftini kullanarak, küçük bir toplam çapı korumak için boruyu alümina pistonlarının üzerine bastırın.Alt dış tuz parçasını, alt bakır diski ve grafit fırını bir araya getirin. Fırının dış piroilit manşonunda termakuplin beklenen konumunda bir noktayı işaretlemek için kalıcı bir kalem kullanın. Dış tuz parçasını çıkarın ve iç tuz parçalarını grafit fırınının içindeki pistonların ve ceketin etrafına yerleştirin.Grafit fırını, iç tuz parçalarını ve alt bakır diski bir arada tutarken, termokuplun konumunun tahmin edildiği yaklaşık iki milimetre çapında bir delik açmak için freze makinesini kullanın. Ardından, 50 gram kurşun içeren seramik bir versipian 400 santigrat derecede yaklaşık 30 dakika boyunca bir tezgah üstü kül fırınına yerleştirerek kurşun parçasını hazırlayın. Kurşun tamamen eridiğinde, hızlı bir şekilde kurşun parça aletine dökün ve hemen 40 tonluk hidrolik presi kullanarak kurşunu 30 saniye boyunca dört tonda bastırın.Kurşun parçayı daha önce olduğu gibi çıkardıktan ve metin protokolünde açıklandığı gibi sodyum klorür ekini hazırladıktan sonra, iki parçayı birbirine birleştirin. Üst bakır disk, kurşun parça ve salmastra halkaları dışında numune düzeneğini oluşturan tüm parçaları bir araya getirin. Dış tuz parçalarını, kurşun parçayı ve baz pirofilit parçasını Teflon ile sarın.Basınçlı kap metin protokolünde ayrıntılı olarak açıklandığı gibi monte edilmişken, kabı taban plakasının üzerinde mümkün olduğunca yüksekte asılı bırakın. Numune düzeneğini taşırken, termokupl'u taban plakasının termokupl deliğine dikkatlice yerleştirin. Ardından numune düzeneğini taban plakasının ortasına yerleştirin Yerine oturduktan sonra, taban plakası ile düzeneğin etrafındaki basınçlı kap arasına bir Mylar film folyosu ekleyin.Basınçlı kabı dikkatlice taban plakasına indirmek için çardak presini kullanın ve numune düzeneğini basınçlı kabın delik deliğine yerleştirin. Numune tertibatını basınçlı kaba yerleştirirken, termokuplun Woolite kılıfının kırılmadığından emin olun. Kırılırsa, numune düzeneğinin büyük bir parçasını değiştirmeniz gerekebilir.Ardından, basınçlı kabı ve taban plakasını sıkıca birbirine sabitlemek için uyarlanmış kelepçeler kullanın ve numune düzeneğinin üzerine üst bakır diski, kurşun parçayı ve sigma üç salmastra halkasını ekleyin. Basınçlı kabı baş aşağı taşıyın ve bir çalışma tezgahının üzerine koyun. Herhangi bir metal parçadan yalıtmak için plastik tüpleri termokuplun her bir telinin üzerine kaydırın.Her kabloyu bir S tipi evrensel düz pimli termokupl konektörüne sabitleyin. Telleri bükün ve taban plakasının bazal oluğuna yerleştirin. Bunları basınçlı kap üzerine bantla yapıştırın ve iki tel arasına bir parça normal kağıt tabakası koyun.Ardından basınçlı kabı dik konuma getirin ve uç yük pistonunu, sınırlama pistonunu ve deformasyon pistonunu sigma bir salmastra halkası ile numune tertibatının üzerine yerleştirin. Taban plakasını, basınçlı kabı ve pistonları yeni nesil Griggs tipi aparatın alt plakasına yerleştirin ve termokupl konektörünü sıcaklık düzenleme sistemine takın. Deformasyon deneyi için yazılımı hazırlayın ve deformasyon aktüatörünü ilerletmek için metin protokolünde açıklandığı gibi deformasyon pompasını çalıştırın.Deformasyon aktüatörü, deformasyon pistonunun yaklaşık üç ila dört milimetre üzerinde olduğunda, pompayı durdurun ve hizalamak için basınçlı kabı hareket ettirin. Deformasyon pistonunu aparatın deformasyon aktüatörü ile neredeyse mükemmel bir şekilde hizalamak önemlidir. Aksi takdirde, deney sırasında bir piston kırılabilir.Deformasyon, sınırlama ve uç yük aktüatörlerini pistonlara değecek ve metin protokolünde açıklandığı gibi basıncı artırmaya başlayacak şekilde tamamen indirmek için deformasyon pompasını kullanın. Sınırlama basıncı yaklaşık 50 megapaskal olduğunda, kabı ve pistonları soğutma sistemine takın ve taban plakasını basınçlı kaba sabitleyen her bir kelepçenin üst kısmını ayırın. Kelepçeler ve kap arasına bir Mylar film folyosu ekleyin ve metin protokolünde açıklandığı gibi ısıtmaya başlayın.Daha sonra deformasyon deneyini gerçekleştirmek için hidrolik pompaları, ısıtma sistemini ve soğutma sistemlerini kullanın. Deneyden sonra, ısıtma ve soğutma sistemleri durdurulduğunda ve basınç yaklaşık 0,5 megapaskal olduğunda, uyarlanmış kelepçeleri kullanarak taban plakasını basınçlı kaba yeniden takın. Aparatın vanalarını metin protokolünde açıklandığı gibi açtıktan veya kapattıktan sonra, basınçlı kap için soğutma sisteminin termokuplaj borularını çıkarın.Sınırlama ve uç yük aktüatörlerini mümkün olduğunca yukarı kaldırmak için el pompasını kullanın. Deformasyon pompasını çalıştırın ve deformasyon aktüatörünü sınırlama aktüatöründen birkaç milimetre daha yukarı kaldırın. Daha sonra yeni nesil Griggs tipi aparattan kabı ve pistonları çıkarın.Deformasyonu, sınırlamayı ve uç yük pistonlarını çıkarın ve kabı bir çalışma tezgahının üzerine baş aşağı koyun. S tipi termokupl konektörünü sökün, yalıtkan plastik tüpleri çıkarın, kelepçeleri sökün ve taban plakasını ve Mylar folyoyu çıkarın. Kabı dik çevirin ve numune düzeneğini aşağıdan çıkarmak için hidrolik presin platformuna yerleştirin.Sigma üç salmastra halkasının üzerine bir parça kurşun koyun ve numune tertibatını bastırmak için 40 tonluk hidrolik presi kullanın. Son olarak, pense ve eğri kesici kenarlı bir neşter kullanarak numune tertibatını dikkatlice sökün. 700 santigrat derecede ve 1.5 gigapaskal'da deforme olan Carrara mermerinin temsili sonuçları burada gösterilmektedir.Bu, deforme olan numune düzeneğinin bir şemasını ve deformasyon deneyi sırasında üretilen gerilime karşı zaman eğrisini içerir. İlk başta, pompalama aşamasında hem basınç hem de sıcaklık dönüşümlü olarak arttırılır. Numune düzeneği Joule etkisi kullanılarak ısıtılırken, her iki koç da numune düzeneğine basınç uygulayan aktüatörlere ve pistonlara kuvvet iletir.Hedef basınç ve sıcaklığa ulaşıldığında, varsa numuneyi ortalamak için bir süre sıcak presleme uygulanır. Daha sonra sigma bir deformasyon pistonu ilerletilir, kurşun boyunca hareket eder ve daha sonra numuneyi deforme etmek için alümina pistonu iter. Bu, deformasyon aşamasında bir isabet noktasını ve ardından elastik ve ardından plastik bir eğriyi tanımlar.Deformasyon durdurulduğunda, sıcaklık hızlı bir şekilde düşürülür ve pistonlar geri hareket ettirilir, böylece mikro yapıları korumak için basınç yavaşça azaltılır. Deneyden sonra, analitik tekniklerle karakterizasyondan önce toplam gerinim ve diferansiyel gerilimi hesaplamak için sürtünme ve teçhizat sertliği için gerilime karşı zaman eğrisi düzeltilir. Bu tür bir deney, 900 santigrat derece ve 1.2 gigapaskalda deforme olmuş bir Olivin agregası için burada gösterildiği gibi koaksiyel olmayan geometri ile de gerçekleştirilebilir.Bu videoyu izledikten sonra, özellikle numune düzeneğini hazırlamak için yeni nesil Griggs tipi aparatı kullanarak deformasyon deneylerinin nasıl yapılacağını iyi anlamış olmalısınız. Genel olarak, bu tekniğe yeni olan kişiler, deneylerin iyi bir başarı oranını güvence altına almak için numune düzeneğini hazırlama ve basınçlı kaba yerleştirme konusunda biraz deneyime ihtiyaç duyarlar. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu rutin, kısmen isabet noktasını tanımlamak için gereken eğri uydurma nedeniyle genellikle onlarca saat sürer.Bir deneyin başarısının büyük ölçüde numune düzeneğinin üretim kalitesine bağlı olduğunu hatırlamak önemlidir. Pompalama ve su verme sırasında, herhangi bir metal parçanın kırılmasını önlemek için pistonların mümkün olduğunca yavaş hareket ettirilmesi de önerilir.

high-pressure-high-temperature-deformation-experiment-using-new

Research

JoVE Journal

Environment

Çevre

Nükleer manyetik rezonans en önemli spektroskopik araçlardan biridir. Burada, şu anda 10.1 GPa'ya kadar olan yüksek basınç altında yeni bir yaklaşımın geliştirilmesi sunulmaktadır. Bu, yüksek basınçlı araştırmaların büyük önem taşıdığı yoğun madde fiziği ve kimyasına yeni bir pencere açar.

Aşırı Koşullarında Yoğun Madde Elektronik ve Kimyasal Özellikler Probing için Yeni Bir Aracı: Giga Pascal Baskılara yüksek-Hassasiyet Nükleer Manyetik Rezonans

Kırılma ve parçalanma, dinamik yükleme senaryolarında geç aşama olaylarıdır ve tipik olarak patlayıcılar kullanılarak incelenir. Hem yükleme hızının hem de numune sıcaklığının benzersiz bir şekilde kontrol edilmesini sağlayan bir gaz tabancası kullanarak genleşmeyi sürmek için bir teknik sunuyoruz.

Dinamik Kırık ve Parçalanma Sıcaklık Bağımlılığı incelenmesi için bir yöntem

Soy metaller için yapılan deneylerde metal inklüzyonların oluşumunu baskılayan teknikleri vurgulayarak, siderofil elementlerin metal-silikat bölünmesini belirlemek için bir prosedür sunuyoruz. Bu deneylerin sonuçları, çekirdek oluşumunun mantonun oldukça siderofil element bileşimi üzerindeki etkisini göstermek için kullanılır.

Deneysel Yöntemlerle ve yüksek Siderophile Eleman kapsama alınan terimler bastır için Protokolün: Yüksek Basınç ve Sıcaklık metal-silikat bölümleme

Şekil Hafızalı Alaşımların (SMA) katı hal soğutma işlemlerinin incelenmesi ve elastokalorik malzeme özelliklerinin karakterizasyonu için deneysel yöntemler sunulmaktadır. Elastokalorik soğutma proseslerinin kontrolü ve kapsamlı bir şekilde izlenmesi için özel olarak üretilmiş bir test donanımı tasarlanmıştır. Ayrıca, termomekanik olarak birleştirilmiş modelleme yaklaşımları için bir doğrulama platformu sağlar.

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

Bu protokol, sıcak damgalama koşullar altında tabaka metal şekillendirme sınırı şeması (FLD) belirlemek amacıyla, tek eksenli çekme test cihazı bir ısıtma direnci üzerinde kullanılan yeni bir iki eksenli bir test sistemi önermektedir.

Sıcak Baskı Koşullarında Şekillendirme Limit belirlemesi için yeni bir iki eksenli Test Aparatı

Hidrojen altyapısı servisinde kullanılan polimerlerin Tribolojik özellikler miktarının bir test metodoloji gösterdi ve karakteristik sonuçları elde etmek için ortak bir elastomer ele alınmıştır.

Situ Yüksek basınçlı hidrojen hidrojen teslim altyapısında kullanılan ortak Polimer malzemelerin test Tribolojik

Burada, yüksek sıcaklık ters normal plaka etkisi ve kombine basınç-makaslama plaka etkisi yürütmek için yeni bir yaklaşım detaylı bir protokol mevcut. Yaklaşım ısıya dayanıklı bir sabot ön uç istenilen sıcaklık için düzenlenen bir örnek ısıtmak için bir makat uç direnç bobin ısıtıcı kullanımı içerir.

Yüksek sıcaklık Normal yürütülmesi de basınç-makaslama plaka etkisi deneyler makat uç Sabot kalorifer sistemi ile kombine

Burada ara zorlanma oranları yüksek hızlı servo hidrolik yük çerçeve kullanarak gerilme numuneler dinamik karakterizasyonu için bir metodoloji mevcut. Yordamlar ağırlık ölçme esneklik detektörler araçları ve analiz yanı sıra dijital görüntü korelasyon zorlanma ölçümleri numuneler üzerinde de tanımlanabilir.

Dijital görüntü korelasyon ile orta gerilim oranı malzeme karakterizasyonu

Bu protokol, bir briket örneğinin nasıl hazırlanacağını ve farklı CO2 basınçlarında bir briket ile tek eksenli sıkıştırma deneyi görselleştirilen ve sabit hacimli gaz-katı bağlantı test sistemini kullanarak nasıl yapılacağını gösterir. Ayrıca, CO2 adsorpsiyon tarafından indüklenen kömür fiziksel ve mekanik özellikleri açısından değişiklikleri araştırmak amaçlamaktadır.

A tek eksenli sıkıştırma deney ile CO2-rulman kömür kullanarak bir Visualized ve Constant-hacim gaz-katı kavrama test sistemi

Bu çalışma, yüksek basınç ve yüksek sıcaklık (HPHT) koşulları oluşturmak için harici ısıtmalı elmas örs hücresi (EHDAC) hazırlamak için standart protokol üzerinde duruluyor. EHDAC, katı hal fiziği ve kimya çalışmalarında da kullanılabilen, aşırı koşullar altında Dünya ve gezegen iç mekanlarındaki materyalleri araştırmak için kullanılır.

Yüksek Basınç-Sıcaklık Koşullarında Buz-VII Sentezi ve Tek Kristal Elastikiyet Tayini için Harici Isıtılmış Elmas Örs Hücresi

Burada sunulan protokol, yüksek basınçlı radyal elmas-örs-hücre deneylerini ve nanomalzemelerin mekanik mukavemetini geleneksel yaklaşıma önemli bir atılımla elde etmek için gerekli olan ilgili verileri analiz etmeyi açıklamaktadır.

Ultra İnce taneli metallerin mekanik dayanımının belirlenmesi

Öğrenin yeni nesil Griggs tipi cihazlarla yüksek basınç ve sıcaklıkta kaya deformasyon deneyleri yapmayı. Bu yöntem jeoloji ve jeodinamik alanlarında derin yer kabuğu koşullarını simüle ederek kayaç davranışlarını incelemenizi sağlar.

Yeni nesil Griggs tipi cihazlar kullanarak yüksek basınç, yüksek sıcaklık deformasyon deney

Daha fazla video keşfet