基于磁滞回线原理的铁磁性材料应力测试方法

提出了一种检测铁磁性材料应力的新方法。铁磁性材料的磁致伸缩特性与材料本身的微观结构有关,材料的微观结构会随着自身应力状态的改变发生一定的改变。由此,根据铁磁性材料的磁滞现象,对试件施加应力,通过基于磁致伸缩的电磁超声检测(EMAT)平台,得到不同应力下磁滞回线对应的超声信号幅值-静态激励电流关系曲线。提取曲线中的特征参数,绘制出特征参数-应力值关系曲线。试验结果表明,此方法可定性检测出材料的应力状态。     

超磁致伸缩材料及其应用

超磁致伸缩材料及其应用当通过线圈的电流变化或者是改变与磁体的距离时，其尺寸即产生显著变化的铁磁性材料，通常称之为磁致伸缩材料．常用于超声波振子等。所谓超磁致伸缩材料，其尺寸变化比目前的铁氧体等磁致伸缩材料大得多，而且所产生的能量也大，因此可以制作直接...     

磁致伸缩和磁记忆问题研究

从铁磁性材料的基本特性和最小自由能原理出发，探讨了应力和外磁场对磁性材料磁化状态的不同影响，讨论了磁致伸缩现象的规律和特点。用磁致伸缩方程组详细研究了磁记忆现象产生的条件和规律，分析了应力和地磁场在磁记忆现象中的不同作用。结论认为应力可改变材料的磁特性，地磁场则可改变材料的压磁性，两者共同作用产生净磁场，磁记忆现象不仅与应力和材料的磁特性有关，而且还与工件在空间的位置和方向有关。     

超磁致伸缩致动器

铁磁性体的磁化强度越高则其磁致伸缩可能越大。传统的磁致伸缩材料Fe、Co、Ni的磁矩非常大，作为磁性材料利用稀土金属比较有利。但稀土金属作为实用材料时有居里温度低的问题。为了提高居里温度，正在广泛地研究稀土金属与Fe、Ni、Co的金属何化合物，开发了稀土金属一Fe系金属门化合物居里点比室温高的磁致伸缩材料。这类H元系材料尽管孩致伸缩大，然而为了使其滋致伸缩饱和就必须提供非常大的磁场。因此，为了能在低磁场下得到很大的磁致伸缩，开发了Tb－Dy－Fe系和Tb－Ho－Fe系等三元系材料。如Tb0.27Dy0.73Fe2，其磁化强度为1．…     

Fe-Ga基低场磁致伸缩合金

磁致伸缩材料具有在外加磁场存在时可回复变形和在施加应力时会改变磁性能的特性。可是所有铁磁性材料 ,只有在低场下具有大磁致伸缩的材料才适合于象致动器和传感器之类的用途。ＴｂｘＤｙｌ-ｘ合金表面出现很大的基面磁致伸缩 (约为 0 1% ) ,但因其有序化温度低以致限制了它在低温下的应用。ＲＦｅ2 (Ｒ是稀土元素 )金属间化合物 ,如Ｔｅｒｆｅｎｏｌ合金 (ＤｙｘＴｂｌ-ｘ)Ｆｅ2 具有很大的磁致伸缩和较高的居里温度 (在室温以上具有大约为 0 1%的磁致伸缩 ) ,目前广为应用的是Ｔｅｒｆｅｎｏｌ Ｄ成分为 (Ｄｙ0 7Ｔｂ0 3Ｆｅ2 )。但…     

磁记忆技术若干问题的讨论

从铁磁性材料的基本特性出发,探讨了用磁致伸缩方程组描述磁记忆的方法,给出了磁记忆磁场的数学表示式,讨论了磁记忆现象的基本规律和特点,分析了应力和偏磁场对材料磁特性的不同作用,提出了产生磁记忆的三个基本条件,即材料的压磁性、磁滞性和交变应力的反复作用,并对地磁场的作用给出了明确的解释。同时,分析了磁记忆研究存在的问题及其应用时的局限性等。     

应变电阻片法测定Fe_(bac)Cu_1Nb_3Si_(15.5)B_7/硅橡胶复合薄膜的磁致伸缩性能

研究了不同Fe_(bac)Cu_1Nb_3Si_(15.5)B_7非晶粉体与硅橡胶质量比的复合薄膜的磁致伸缩性能,确定了粉体和硅橡胶的比例与复合薄膜的磁致伸缩效应的内在联系,并根据广义变分原理确定了这种复合薄膜的弹性模量、泊松比和内应力值的范围。结果表明:Fe_(bac)Cu_1Nb_3Si_(15.5)B_7非晶粉体与硅橡胶的质量比为3∶1时,复合薄膜的磁致伸缩系数存在极大值。该复合薄膜具有很好的柔性磁弹性能,是制备柔性力敏传感器的优良材料。     

巨磁致伸缩材料及应用研究进展

巨磁致伸缩材料是20世纪70年代发展起来的新型功能材料,具有应变大,能量转换效率高等优点,在功能转换、智能驱动、智能传感等高技术领域有重要应用。简要介绍了磁致伸缩及巨磁致伸缩材料的发展历史,从稀土巨磁致伸缩材料、非稀土巨磁致伸缩材料的合金化研究、制备技术和应用技术等方面综述了我国巨磁致伸缩材料的发展历程,介绍了我国的科研工作者在巨磁致伸缩材料研究领域所取得的重要研究成果,最后对巨磁致伸缩材料发展及应用进行了展望。     

关于磁记忆检测机理的分析与讨论

从铁磁性材料的基本特性出发,利用热力学准则和磁致伸缩方程,研究了金属磁记忆检测技术的原理和激发磁记忆的条件,分析了漏磁场的形成原因及其分布规律,讨论了应力、极化场和材料性能对磁记忆现象的不同影响,解释了地磁场的作用和漏磁场垂直分量过零点的物理原因,提出了从磁记忆磁场中提取缺陷或潜在缺陷信息的方法,强调了磁场分布的相对差别或相对变化对磁记忆检测的重要性。     

稀土超磁致伸缩材料的磁场热处理研究

超磁致伸缩材料是一种先进的能量转换材料,在高新技术和国防军工领域具有重要的应用价值。在概述TbDyFe超磁致伸缩材料的特点及发展现状基础上,重点介绍了〈110〉取向材料的磁场热处理研究。在实验方面,采用区熔定向凝固技术制备了〈110〉取向TbDyFe多晶材料,在略高于居里点温度退火时施加磁场,不改变晶体学择优取向和凝固组织,但能调控初始磁畴分布状态,改变服役时的磁矩运动过程,从而改善材料磁致伸缩和力学性能。在模拟研究方面,建立了基于能量最低原理的磁畴旋转模型,模拟了磁热感生各向异性诱导的初始磁矩再取向过程,得到了形成单轴各向异性的临界值;模拟了感生各向异性强弱对磁致伸缩“Jump”效应的影响规律,探讨了磁场热处理对〈110〉取向晶体磁致伸缩的作用机理。     

确定电磁超声换能器钢管检测最佳磁化强度的试验研究

由于电磁超声换能器检测钢管缺陷时,其磁场强度影响超声波幅值,进而影响检测灵敏度。为此设计了确定最佳磁化强度的试验方案,通过试验得到超声波幅值随电磁场激励电流的变化曲线。确定了最佳磁化强度时的激励电流。     

Configuration optimization of magnetostrictive transducers for longitudinal guided wave inspection in seven-wire steel strands

The configuration of magnetostrictive transducers for both transmitter and receiver was optimized for the generation and reception of ultrasonic longitudinal guided waves in seven-wire steel strands in a pitch catch arrangement. Three axisymmetric permanent magnets significantly improved the capability of magnetostrictive transducers compared to two permanent magnets, and effectively increased the amplitude of the longitudinal guided wave mode, L(0, 1) at 160 kHz. Experimental results show that the maximum amplitude of a received guided wave signal could be obtained by using a receiver with a three-layer coil in parallel and a transmitter with a three-layer coil in series. The amplitudes of the defect-reflected signal increased by as much as 50% or more as compared with those when both transducers used a single layer coil. As a result, magnetostrictive transducers with an optimized configuration, including permanent magnet distribution and multilayer coil connection, could be efficiently used for the inspection of seven-wire steel strands by using ultrasonic guided waves in a pitch catch arrangement.     

线圈位置对小方坯连铸结晶器搅拌的影响研究

采用三维有限元技术研究了结晶器电磁搅拌时,线圈与铜管端部的相对位置对电磁搅拌电磁场、电磁力功能的影响规律.结果表明,与常规安装形式相比,当结晶器铜管位置分别相对于线圈底端向上和向下移动时,对电磁场和电磁力产生不同的影响.铜管相对于搅拌器底端上移100 mm,搅拌区内部的磁场大小变化不大,但是电磁力的大小和方向均有明显变化,特别是与拉坯方向相反的电磁力增加明显;而铜管相对于搅拌器底端向下移动100mm,电磁场和电磁力均没有明显变化.     

稳恒磁场在金属相变过程中的应用

稳恒磁场在材料科学中的应用越来越受到关注。本文从稳恒磁场作用下生成的磁化力和洛伦兹力两个角度归纳了稳恒磁场对金属材料的固态相变和液态相变的影响。其中磁化力可以影响固态相变过程,形成取向,引起磁对流,进行磁性分离。而洛伦兹力可以抑制熔体的流动和波动,提高溶质离子在基体中的固溶度,另外,利用洛伦兹力还可以在电磁离心铸造中获得均匀的凝固组织。     

基于电磁超声的金属板测厚技术仿真研究

针对金属板厚度测量问题,研究了电磁超声波在金属板中的传播特性,根据有限元理论,利用ANSYS有限元分析软件对金属板测厚换能器进行了仿真分析。建立了测厚换能器的三维模型,对模型进行了电磁分析和电磁结构耦合分析。分别得出了被测试件内感生出的涡流和受到的洛伦兹力以及被测试件内部受到的位移情况。仿真结果表明,被测试件内质点受到的洛伦兹力方向为向下,且线圈正下方的洛伦兹力最大;通过不同时刻质点位移的变化可以直观地观察出电磁超声波在板中的传播状况;通过对单个质点位移的分析得出了该模型产生的电磁超声波的质点位移最大方向是向下的;该模型产生的超声波是向下的,可用于模拟电磁超声的测厚情况。     

稳恒磁场在金属相变过程中的应用

稳恒磁场在材料科学中的应用越来越受到关注。本文从稳恒磁场作用下生成的磁化力和洛伦兹力两个角度归纳了稳恒磁场对金属材料的固态相变和液态相变的影响。其中磁化力可以影响固态相变过程，形成取向．引起磁对流，进行磁性分离。而洛伦兹力可以抑制熔体的流动和波动，提高溶质离子在基体中的固溶度，另外，利用洛伦兹力还可以在电磁离心铸造中获得均匀的凝固组织。     

Experimental and numerical evaluation of electromagnetic acoustic transducer performance on steel materials

Electromagnetic Acoustic Transducers (EMATs) are an attractive alternative to standard piezoelectric probes in a number of applications thanks to their contactless nature. EMATs do not require any couplant liquid and are able to generate a wide range of wave-modes; however these positive features are partly counterbalanced by a relatively low signal-to-noise ratio and by the dependence of EMAT performance on the material properties of the test object. A wide variety of steel materials is employed in many industrial applications, so it is important to assess the material-dependent behaviour of EMATs when used in the inspection of different types of steel. Experimental data showing the performance of bulk shear wave EMATs on a wide range of steels is presented, showing the typical range of physical properties encountered in practice. A previously validated Finite Element model, including the main transduction mechanisms, the Lorentz force and magnetostriction, is used to evaluate the experimental data. The main conclusion is that the Lorentz force is the dominant transduction effect, regardless of the magnitude and direction of the bias magnetic field. Differently from magnetostriction, the Lorentz force is not significantly sensitive to the typical range of physical properties of steels, as a consequence the same EMAT sensor can be used on different grades of ferritic steel.     

Research on a novel force sensor based on giant magnetostrictive material and its model

A novel magnetostrictive force sensor which can measure static force and dynamic force using giant magnetostrictive material rod as the sensitive element was studied. A special structure was proposed which was a stainless steel ring around the Hall sensor to improve the force measuring sensitivity. In view of the hysteresis nonlinearity of the giant magnetostrictive material and actual working process of the sensor, a model was established based on the combination of Jiles-Atherton model and magnetomechanical effect method. The unknown magnetic and magnetostrictive parameters in the model were identified by a hybrid algorithm of genetic algorithm and simulated annealing algorithm. Moreover, the numerical solution method and simulation process of the model were expounded in detail. The results showed that the force measuring sensitivity is about 6.14 times higher than that of the sensor without this special structure. The model can reveal the magnetization process mechanism clearly and describe the relationship between force input and electromagnetic output effectively.     

开关阀用超磁致伸缩致动器磁场及伸长量的仿真分析

为满足开关阀行程要求,提出一种带位移传递机构的致动器结构,研究其在不同频率下的磁感应强度分布和伸长量。建立了电磁学计算模型,然后用ANSYS软件进行仿真,并将数据导入MATLAB中进行处理,得到不同频率下磁场分布图像;采用新方法平均径向磁场并计算伸长量。最后得到:随电流频率增加,涡流效应增强,棒和筒的磁感应强度会降低;平均强度分布上棒两端低中间高,筒上强度在远离输出端处较低;棒的伸长量始终高于筒。所得结论对于器件结构设计具有指导意义。     

铝硅合金软接触电磁铸造成型中耦合场计算研究

从电磁场的基本原理出发,利用ANSYS有限元软件建立铝硅合金半固态电磁铸造的磁流耦合场模型,通过数值模拟计算磁场对流场和温度场的影响。结果表明,电磁场频率直接决定流场及温度场的分布,高频电磁场感应加热效果明显、洛伦兹力主要表现为电磁压力,有利于电磁铸造约束成型。