Estudios de nanoindentación de plasticidad y fluencia por dislocación en halita
Autores: Thom, Christopher A.; Goldsby, David L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los experimentos de deformación previos en halita han explorado colectivamente diferentes mecanismos de fluencia, incluyendo la fluencia por dislocación y la solución por presión. Aquí, utilizamos una alternativa a los experimentos de deformación uniaxial o triaxial convencionales: pruebas de nanoindentación para medir la dureza y el comportamiento de fluencia de cristales individuales de halita a temperatura ambiente. Las pruebas de dureza revelan dos fenómenos clave: (1) dureza dependiente de la tasa de deformación caracterizada por un valor del exponente de estrés de ~25, y (2) un efecto de tamaño de indentación, donde la dureza disminuye con el aumento del tamaño de las indentaciones. Se realizaron pruebas de fluencia por indentación para tiempos de retención que varían de 3600 a 10 s, con una carga constante de 100 mN. Para tiempos de retención superiores a 3 x 10 s, se observa una transición de plasticidad a fluencia de ley de potencia a medida que el estrés disminuye durante la retención, siendo esta última caracterizada por un valor del exponente de estrés de 4.87 +/- 0.91. Un análisis teórico existente nos permite comparar directamente nuestros datos de fluencia por indentación con las leyes de flujo de fluencia por dislocación para halita derivadas de experimentos triaxiales en muestras policristalinas. Utilizando este análisis, mostramos una excelente concordancia entre nuestros datos y las leyes de flujo, con la tasa de deformación a un estrés dado variando en menos del 5% para una ley de flujo comúnmente utilizada. Nuestros resultados subrayan la utilidad de utilizar nanoindentación como una alternativa a métodos más convencionales para medir el comportamiento de fluencia de materiales geológicos.
Descripción
Los experimentos de deformación previos en halita han explorado colectivamente diferentes mecanismos de fluencia, incluyendo la fluencia por dislocación y la solución por presión. Aquí, utilizamos una alternativa a los experimentos de deformación uniaxial o triaxial convencionales: pruebas de nanoindentación para medir la dureza y el comportamiento de fluencia de cristales individuales de halita a temperatura ambiente. Las pruebas de dureza revelan dos fenómenos clave: (1) dureza dependiente de la tasa de deformación caracterizada por un valor del exponente de estrés de ~25, y (2) un efecto de tamaño de indentación, donde la dureza disminuye con el aumento del tamaño de las indentaciones. Se realizaron pruebas de fluencia por indentación para tiempos de retención que varían de 3600 a 10 s, con una carga constante de 100 mN. Para tiempos de retención superiores a 3 x 10 s, se observa una transición de plasticidad a fluencia de ley de potencia a medida que el estrés disminuye durante la retención, siendo esta última caracterizada por un valor del exponente de estrés de 4.87 +/- 0.91. Un análisis teórico existente nos permite comparar directamente nuestros datos de fluencia por indentación con las leyes de flujo de fluencia por dislocación para halita derivadas de experimentos triaxiales en muestras policristalinas. Utilizando este análisis, mostramos una excelente concordancia entre nuestros datos y las leyes de flujo, con la tasa de deformación a un estrés dado variando en menos del 5% para una ley de flujo comúnmente utilizada. Nuestros resultados subrayan la utilidad de utilizar nanoindentación como una alternativa a métodos más convencionales para medir el comportamiento de fluencia de materiales geológicos.