Рассмотрены результаты применения метода микро- и наноиндентирования для исследования процессов локального деформирования и разрушения поверхности ряда горных пород (железистые кварциты, гранит, мрамор, змеевик, антрацит, песчаник). С помощью этого метода в широком диапазоне глубин отпечатка (h от 10 нм до 50 мкм) определены числовые значения твердости и модуля Юнга всех исследованных образцов горных пород. Исследовано влияние масштабного фактора (глубины отпечатка) на значения твердости и модуля Юнга и выявлены немонотонные зависимости твердости отдельных минеральных компонентов исследованных образцов горных пород в микро- и наношкале. Установлено, что твердость отдельных минеральных фаз закономерно возрастает с уменьшением глубины отпечатка вплоть до 60–120 нм, в зависимости от вида образца горной породы и типа фазы, а затем начинает падать. Определены значения коэффициента вязкости разрушения, отдельных минеральных фаз и межфазных границ срастания различного типа. Показано, что наибольшую величину коэффициента вязкости разрушения имеет гематит в железистых кварцитах, а наименьшую – антрацит. Наиболее прочными границами являются границы срастания минеральных компонентов железистых кварцитов, а наименьшими – границы срастания отдельных фаз в антраците.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 14-05-00446-а). Исследование процессов трещинообразования и разрушения при индентировании выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 15-19-00181).

Ключевые слова

Горная порода, локальное разрушение, микро- и наноиндентирование, физико-механические свойства, твердость породообразующих минералов, локальный модуль Юнга, структура.