Microwave-liquid nitrogen synergy on granite fracture surfaces induced by Brazilian splitting

各向异性 断裂(地质) 表面粗糙度 表面光洁度 复合材料 液氮 微晶 极限抗拉强度 断裂力学 微波食品加热 材料科学 物理 冶金 光学 量子力学
作者
Leqi Li,Peng Hou,Yuxin Liang,Shanjie Su,Xin Liang,Xiang Liu,Tianhao Peng
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:37 (8)
标识
DOI:10.1063/5.0279191
摘要

The efficient fracturing of deep hard rock remains a critical challenge in resource exploration. To enhance the upper limit of mechanical rock-breaking capacity for polycrystalline diamond compact bits, microwave heating and liquid nitrogen cooling (LNC) are receiving increasing attention due to their superior auxiliary rock-breaking effectiveness. This study investigates the synergistic effects of microwave-LNC on the mechanical properties, fracture morphology, and energy evolution of granite. Brazilian splitting tests are conducted on granite specimens subjected to varying microwave durations (0–16 min) and thermal cycles (1–20 cycles). Three-dimensional scanning and fractal analysis are employed to quantify the roughness and anisotropy of fracture surfaces. The results reveal that microwave-LNC pretreatment significantly reduces tensile strength (up to 79.5% after 15 cycles) and alters fracture morphology. The fracture surfaces exhibit an inverse proportionality between surface undulation (maximum peak to valley height Z and root mean square slope Z2) and geometric complexity (fracture dimension D), while demonstrating anisotropic characteristics. The anisotropy of the fracture surface has larger roughness at 15°–45° and 105°–165°. Energy analysis highlights strong correlations between dissipated energy and roughness parameters, particularly along the loading direction. Microstructural analysis identifies five distinct thermal damage stages, governed by intergranular crack propagation, mineral expansion anisotropy, and crack tip blunting.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Lawer发布了新的文献求助10
2秒前
核桃应助蔡1采纳,获得30
3秒前
4秒前
ReeseKorba发布了新的文献求助10
5秒前
自信人生二百年完成签到,获得积分10
9秒前
樊家圣发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
14秒前
14秒前
卡布拉发布了新的文献求助10
15秒前
王12完成签到,获得积分10
15秒前
ssc完成签到,获得积分10
20秒前
lll发布了新的文献求助10
20秒前
风先生发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
兴奋的天宇完成签到,获得积分10
22秒前
wwww应助hml123采纳,获得10
23秒前
qq应助兵临城下采纳,获得10
24秒前
24秒前
Wenyilong完成签到,获得积分10
25秒前
要想成功先发疯完成签到,获得积分10
26秒前
xuhongfei完成签到,获得积分10
27秒前
kingripple完成签到,获得积分10
28秒前
Wenyilong发布了新的文献求助10
28秒前
科研废物发布了新的文献求助10
28秒前
幸运雨点发布了新的文献求助10
29秒前
文森特的向日葵完成签到,获得积分10
29秒前
华子完成签到,获得积分10
29秒前
月亮发布了新的文献求助10
31秒前
斯文紫菜完成签到 ,获得积分10
32秒前
pangpang完成签到,获得积分10
32秒前
32秒前
33秒前
34秒前
木冇鱼丸完成签到,获得积分10
34秒前
坏人123完成签到,获得积分10
36秒前
华子发布了新的文献求助10
36秒前
Mitty完成签到 ,获得积分10
36秒前
鱼湘完成签到,获得积分10
37秒前
byxxxxx应助野性的小懒虫采纳,获得20
37秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7272887
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8893906
关于积分的说明 18801769
捐赠科研通 6947247
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3205099
关于科研通互助平台的介绍 2377073
邀请新用户注册赠送积分活动 2180295