Please use this identifier to cite or link to this item: https://doi.org/10.15480/336.2879
Title: Mechanical properties of zircon for varying degree of amorphization predicted by finite element simulations
Language: English
Authors: Huber, Norbert 
Beirau, Tobias 
Institutional Data Collector: Institute of Materials Research, Materials Mechanics, Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Germany 
Institute of Materials Physics and Technology, Hamburg University of Technology (TUHH), Hamburg, Germany 
Institute of Geosciences and Geography, Mineralogy/Geochemistry, Martin Luther University, Halle-Wittenberg, 06120 Halle, Germany 
Keywords: Zircon;Amorphization;Mechanical properties;Nanoindentation;Percolation
Issue Date: 25-Aug-2020
Abstract (german): Die Methode Gauß’scher Zufallsfelder auf der Basis stehender Wellen wurde genutzt, um über einen Schwellwert zweiphasige Mikrostrukturen mit beliebigem Phasenanteil zu generieren. Finite-Elemente Voxelmodelle dieser Mikrostrukturen wurden genutzt, um die mechanischen Eigenschaften von Zirkon (ZrSiO4) für unterschiedliche Amorphisierungsgrade zwischen 0 und 100% mit Perkolationsübergängen bei 15.9 und 84.1% vorherzusagen. Zwischen den Perkolationsschwellen ist die Mikrostruktur bikontinuierlich. Die numerischen Simulationen liefern Werte für die volumetrische Schwellung infolge der Amorphisierung, Dichte, E-Modul, Querkontraktionszahl, Fließspannung und Härte in Abhängigkeit des amorphen Phasenanteils. Um einen Fit der Härte mit Nanoindentationsdaten in der Literatur zu erreichen, berücksichtigt das Modell eine Grenzfläche zwischen der amorphen und kristallinen Phase, deren Dicke angepasst werden kann. Die Fließspannung und Härtedaten wurden für verschiedenen Grenzflächendicken bestimmt. Das Repositorium enthält die Simulationsergebnisse sowie die zum Vergleich herangezogenen Literaturdaten.
Abstract (english): The level-cut Gaussian random field approach based on standing waves is used to generate bi-phase microstructures of arbitrary phase fraction. Finite Element voxel models based on such microstructures are employed to predict the mechanical properties of zircon (ZrSiO4) for varying degree of amporphization from 0 to 100% with percolation transitions at 15.9 and 84.1%. Between the percolation transitions, the microstructure is bi-continuous. The numerical simulations provide values for the volumetric swelling, density, Young´s modulus, Poisson´s ratio, yield stress, and hardness as function of the amorphous phase fraction. For achieving a fit with nanoindentation hardness data in the literature, the micromechanical model additionally considers an interface between the amorphous and the crystalline phase that can be adjusted in thickness. Yield stress and hardness data are predicted for different values of interface thickness. The repository contains the simulation results as well as the literature data used for comparison.
URI: http://hdl.handle.net/11420/7154
DOI: 10.15480/336.2879
Institute: Werkstoffphysik und -technologie M-22 
Type: Dataset
Funded by: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation)
Project: Mechanische Eigenschaften strahlengeschädigter Geomaterialien 
License: CC BY 4.0 (Attribution) CC BY 4.0 (Attribution)
Appears in Collections:Research Data TUHH

Files in This Item:
File Description SizeFormat
DataSets-Zircon.zip1,53 kBZIPView/Open
Description_of_Data.pdf194,17 kBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record

Page view(s)

73
Last Week
1
Last month
checked on Sep 29, 2020

Download(s)

26
checked on Sep 29, 2020

Google ScholarTM

Check

Note about this record

Export

This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons