Festigkeit, verformbarkeit und gefügeregelung von anhydrit — experimentelle stauchverformung unter manteldrucken bis 5 kbar bei temperaturen bis 300°C |
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| Authors: | Peter Müller Heinrich Siemes |
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| Abstract: | The dependence of strength, ductility, and preferred orientation of polycrystalline anhydrite upon confining pressure (up to 5 kbar), temperature (up to 300° C), and strain (up to 30%) has been evaluated by compression tests.Strength and ductility increase at room temperature with increasing mantle pressure. Up to 1 kbar mantle pressure anhydrite is brittle and failure occurs by tension and shear fractures. Homogeneous flow between 1 and 3 kbar mantle pressure is mostly due to intercrystalline slip which is sensitive to pressure. Beyond the elastic limit the stress—strain curves are nearly horizontal. No preferred orientation develops. Between 3 and 4 kbar mantle pressure the intracrystalline mechanisms become noticeable. The stress—strain curves show weak strain hardening. The (210)-planes reveal a weak preferred orientation perpendicular to the axis of compression.With increasing temperature the strength decreases at low strains (< 5%). Intracrystalline mechanisms become more dominant, because the critical resolved shear stresses are lower with increasing temperature. At high strains (> 15%) both strength and ductility increase at higher temperatures. At even higher strains, strain hardening ceases once again and the stress—strain curves become nearly horizontal. From that point on preferred orientation is no longer increased. The stress—strain curves differ with the orientation of the specimen axis to the original fabric.ZusammenfassungIn Stauchversuchen an polykristallinem Anhydrit wurde die Abhängigkeit der Festigkeit, der Verformbarkeit und der Gefügeregelung vom Manteldruck (bis 5 kbar), von der Temperatur (bis 300°C) und vom Verformungsgrad (bis 30%) untersucht.Festigkeit und Verformbarkeit nehmen bei Raumtemperatur mit steigenden Mantel-drucken zu. Bis etwa l kbar Manteldruck verhält sich der Anhydrit spröde und es treten Trenn und Verschiebungsbrüche auf. Die gleichmässige Fliessverformung bei Manteldrucken über 1 kbar erfolgt durch überwiegend interkristalline, manteldruckempfindliche Verformungsmechanismen. Die Spannungs—Verformungskurven verlaufen nach Überschreiten der elastischen Verformung nahezu horizontal. Eine Regelung tritt nicht ein. Ab 3 kbar bis 4 kbar Manteldruck beginnen sich intrakristalline Mechanismen bemerkbar zu machen. Die Spannungs—Verformungskurven weisen eine schwache Verfestigung auf. Durch die eintretende schwache Regelung stellt sich eine (210)-Ebene bevorzugt senkrecht zur Stauchachse ein.Mit steigender Temperatur bei sonst gleichen Bedingungen nimmt die Festigkeit bei geringen Verformungsgraden (< 5%) ab. Die Verformung erfolgt überwiegend durch intrakristalline Mechanismen, deren kritische Schubspannungen mit zunehmender Temperatur geringer werden. Die Spannungs—Verformungskurven steigen nach Überschreiten des elastischen Bereichs stärker an als zuvor. Es tritt mit zunehmender Temperatur eine stärkere Verfestigung und eine intensivere Einregelung von (210) senkrecht zur Stauchachse ein. Im Bereich hoher Verformungsgrade (> 15%) liegen die Festigkeiten bei höheren Temperaturen höher als bei niedrigen Temperaturen. Bei sehr hohen Verformungsgraden wird die Verfestigung so gross, dass interkristalline Mechanismen die intrakristallinen wieder ablösen. Die Spannungs—Verformungskurven werden wieder flacher und die Zunahme in der Regelung hört auf.Je nach der Orientierung der Stauchachse zum Ausgangsgefüge verlaufen die Spannungs—Verformungskurven unterschiedlich.Die Abhängigkeit der Verformungsmechanismen vom Manteldruck, Verformungsgrad und der Temperatur wird in einem dreidimensionalen Modell vorgestellt. |
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