由球形纳米压痕揭示蛇纹石变形的微观物理机制
地球物理
2021-03-17 v2 材料科学
摘要
蛇纹石的力学行为强烈影响俯冲界面的强度与变形。尽管有显微结构证据阐明了低压下脆性变形的性质，但对于高压延性域内塑性变形的潜力常存在相互矛盾的证据。在此，我们对天然蛇纹石集合体进行了一系列球形纳米压痕实验。由于变形材料体积远小于晶粒尺寸，这些实验有效研究了单晶力学行为。单个压痕显示弹性加载随后屈服与应变硬化。屈服应力大小为晶体取向的函数，平行于基面的压痕对应较低值。卸载路径显示的应变恢复多于纯弹性卸载的预期。非弹性应变恢复的大小在平行于基面的压痕中最高。我们还施加了循环加载路径的压痕，并观察到在固定最大压痕载荷与深度下进行的卸载-加载循环中应变能的耗散。该耗散应变能的大小在平行于基面的压痕中最高。随后的扫描电子显微镜显示表面压痕由剪切裂纹调节且压痕周围普遍缺乏晶格取向差，表明无位错存在。基于这些观察，我们认为高压下蛇纹石变形由剪切裂纹上的滑动主导。我们建立了一个微观物理模型，基于基面内一组裂纹的摩擦或内聚滑动，能够定量解释循环加载实验中的杨氏模量与耗散应变能数据。
引用
@article{arxiv.1905.08371,
title = {Insight into the microphysics of antigorite deformation from spherical nanoindentation},
author = {Lars N. Hansen and Emmanuel C. David and Nicolas Brantut and David Wallis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.08371},
year = {2021}
}