论文部分内容阅读
大量证据表明,地球内部物质除受到各向同性的静水压力作用外,在其上还广泛叠加有差异应力的作用。差异应力对物质的自由能具有重要贡献,而自由能却是控制物质体系组成、结构、构造、性状及相互作用过程的决定性因素。因此,差异应力与温度和静水压力一样,其是约束地球内部物质体系最基本的热力学变量之一。然而,以往人们对地球内部物质的高温高压实验研究,由于高温高压设备与原位测量技术受限,除专门的应力-应变力学实验和少部分压溶及动力变质实验外,基本上未涵盖差异应力的作用,由此使得人们迄今从高温高压实验所获得的有关地球内部物质的很多认识普遍存在质疑。 下部地壳至上地幔上部是地球内部极为重要的圈层。目前,可用于模拟该深度范围的温度、静水压和差异应力的高温高压实验平台主要包括Griggs型压机、D-DIA型压机和压扭型金刚石压腔等三种高温高压实验装置。然而,Griggs型压机在高温下可模拟的最高静水压仅2GPa左右;而D-DIA型压机模拟该深度范围内静水压的精度有限,且差异应力的标定存在较大的不确定性;压扭型金刚石压腔则存在样品小、压力标定困难且工作温度不高的问题。为此,亟需在多面顶大腔体压力机上研发一套可覆盖室温-1000℃、0-4.0GPa温压范围、能方便与各种原位测量技术对接的差异应力发生装置。 作为差异应力发生装置的一部分,本硕士学位论文工作通过高温下MnCu丝的压阻效应,开展差异应力组装腔体围压标定工作,圆满地解决了基于DS6×1400t大腔体压力机的差异应力发生装置中不同温度下固体试件的围压原位测量问题。主要成果包括: (1)通过使用高精度LVDT位移传感器,对DIA型六面顶大腔体压力机(YJ-3000t)和铰链式六面顶大腔体压机(DS6×1400t)对向顶砧之间的距离与油压荷载之间的关系进行了反复测量。结果发现,DS6×1400t大腔体压力机对向顶砧之间的距离与油压荷载之间有单调、可重复的线性关系,证实了DS6×1400t大腔体压力机更适合本次研究。 (2)通过氯化盐的高压熔融实验以及在常温高压下对MnCu丝电阻的原位测量,系统准确地标定了不同温度下DS6×1400t大腔体压力机样品腔内的压力,成功地获得了不同温度下压力机油压荷载与样品腔内实际压力的定量关系。 (3)基于DS6×1400t大腔体压力机,首次在不同温度以及不同油压荷载下原位测量了MnCu丝的电阻。结果发现,在常温下油压荷载与MnCu丝电阻之间呈线性关系的特征在高温下同样存在。 (4)基于该论文工作中所获得的不同温度下DS6×1400t压力机油压荷载与样品腔内实际压力的定量关系,以及在不同温度下DS6×1400t压力机油压荷载与MnCu丝电阻之间的线性关系,首次成功地实现了在高温下利用MnCu丝的压阻效应原位标定DS6×1400t压力机样品腔内的压力。 上述研究成果为未来在DS6×1400t多面顶大腔体压力机上研发一套实际可用的差异应力发生装置奠定了极为重要的基础。