高温热处理后花岗岩的纳米压痕试验研究

发布时间：2018-02-26 04:10

  本文关键词： 花岗岩 高温热处理 纳米压痕试验 矿物成分 力学性质　出处：《湖北工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：岩石宏观上的力学性质往往有着深刻的微观机制。本文通过理论分析,试验研究等方式从微观上研究花岗岩在高温热处理后力学特性及微结构特征随温度的变化。通过对高温热处理后的花岗岩进行X射线衍射试验、显微镜观测、纳米压痕试验,分析热处理后花岗岩各矿物成分、表面形态特征,以及力学性质随温度的变化。将纳米压痕试验结果通过均值化方法计算获得花岗岩的宏观弹性模量和泊松比,并与传统力学试验获得的花岗岩弹性模量相对比,得到以下主要结论:(1)绿泥石矿物在600℃及以上的高温作用后消失。石英、钾长石和钠长石矿物成分几乎不发生变化。云母含有较丰富的水,在较高温度作用下会不同程度地失去。(2)花岗岩颜色随热处理温度增高逐渐变浅,其表面黑色成分分布减少,整体逐渐显现出淡黄色,经历的温度越高,质量减轻越多,微孔隙增多越明显,颗粒间的粘结力越弱。(3)温度作用后花岗岩微观表面出现微裂纹,且其裂纹的数量和宽度随着温度的升高总体增加;云母的匀润光泽度随加热的温度增高逐渐降低,变得暗黑,甚至出现的裂纹;在300℃及更高温度作用后,深黑色区域出现明显的棕黄色物质。(4)各矿物成分弹性模量和硬度表现出相似的统计分布规律以及随热处理温度变化规律。石英的弹性模量随温度的增大总体减小,且降低幅度较大,各温度作用后的弹性模量分布表现较集中,分布范围变化较小。在500℃~600℃之间,其弹性模量出现了急剧下降,这是由于石英在573℃附近,其晶体结构由?相转变为?相。长石的弹性模量随温度的增大总体降低,降低幅度较小,各温度作用后的弹性模量,分布范围变化较大。云母的弹性模量随温度增加逐步增大,其分布范围变化也较大。(5)花岗岩均值化弹性模量随温度变化不断波动,其总体表现缓慢下降的趋势,幅度很小。不同温度作用后花岗岩的泊松比随温度变化很小,未表现出明显的变化规律。均值化方法用于评价常温下材料的力学性质仍有着重要的工程实践意义,若要适用于温度作用后的岩石力学性质分析则需进一步优化。
[Abstract]:The macroscopic mechanical properties of rock often have deep microscopic mechanism. The changes of mechanical properties and microstructure of granite after high temperature heat treatment were studied by means of microcosmic analysis, such as X-ray diffraction test, microscope observation and nano indentation test, by means of X-ray diffraction test, microscope observation and nano indentation test. The mineral composition, surface morphology and mechanical properties of the granite after heat treatment are analyzed. The macroscopic elastic modulus and Poisson's ratio of the granite are calculated by means of the mean value method. In comparison with the elastic modulus of granite obtained from traditional mechanical tests, the following main conclusions are obtained: the chlorite mineral disappears at 600 鈩，

本文编号：1536445