试件残余塑性变形与金属磁记忆检测信号的关系

对带缺口Q235试件进行静载拉伸实验,在卸载后,沿测量路径检测磁信号。结合有限元分析结果,研究弹性变形阶段,试件应力集中状态和磁信号之间的联系,以及塑性变形阶段,试件残余塑性应变状态和磁信号之间的联系。结果表明:磁信号和应力集中状态及塑性变形状态有显著的关联。磁信号不仅可以用来判断缺陷的位置和尺寸,也可用于研究塑性变形的分布。     

外加磁场对Q235钢力磁效应影响试验研究

为研究外加磁场对铁磁材料力磁效应的影响,制作通不同大小直流电的螺旋管作为外加磁场,对带有圆孔缺陷的Q235钢试件进行干扰的静载拉伸试验。结果表明:在地磁场环境中,经去应力退火的试件在没有施加载荷时,初始磁感应强度值趋近于0,磁记忆信号曲线近似水平直线;在施加载荷时,法向磁信号和切向磁信号曲线均发生波动,产生非线性变化;在一定外加磁场范围内,在外加磁场方向和地磁场方向存在差异时,外加磁场与磁记忆信号具有不同的相关性,同向外加磁场越大时,应力集中区磁记忆信号愈加明显;外加磁场的大小不改变其法向和切向磁记忆信号曲线变化规律,但影响其磁感应强度B值和斜率K值的大小,并且对在弹性阶段和塑性阶段法向和切向磁记忆信号的影响也存在差异性。     

不同初始磁状态U75V钢变形阶段的磁记忆参数表征

通过对经退磁处理和未消磁的U75V钢光滑试件进行静载拉伸试验研究了初始磁状态对试件表面磁信号的影响。结果表明:消磁试件长度范围内的表面磁场在弹性阶段呈现很好的线性分布。进入塑性后,切向磁场出现局部弯曲。利用切向磁场均值和法向磁场斜率变化可以区分弹塑性阶段以及确定弹性阶段的应力幅值;未消磁试件随着载荷增加其表面磁场波动幅度减小,由初始无规律分布逐渐转向磁有序状态。利用未消磁试件长度范围外的磁记忆信号曲线的磁场均值及斜率变化可以有效表征不同的变形阶段。     

基于磁记忆技术的疲劳损伤监测

通过中碳钢缺口退磁试件的拉-拉疲劳实验,利用磁记忆检测仪研究不同循环次数下试件应力集中区的离线磁信号变化特征.结果表明:试件加载前在缺口部位由于几何形状形成漏磁场而产生一异常波,加载后异常波可能产生反向;当循环加载到一定次数后,磁信号曲线趋于稳定;而到最后阶段,缺口部位的异常波波幅不断增加,到断裂时产生激变.通过消除钢...     

拉伸情况下含裂纹16MnR钢的磁记忆检测实验

利用磁记忆方法检测压力容器用钢裂纹扩展和塑性变形的可行性.利用压力容器常用材料16MnR制作拉伸试件,在其上预制垂直于试件长度方向的不同几何尺寸的裂纹,在材料试验机上进行拉伸实验.利用磁记忆传感器检测试件表面裂纹尖端磁场强度法向分量信号,研究不同拉伸阶段裂纹尖端磁信号的变化规律,利用铁磁学基本理论研究和解释复杂实验现象.在对拉伸载荷变化和磁信号变化规律进行分析的基础上,提出了载荷梯度参数的概念,实验表明:利用该参数可以较好地表征压力容器用钢的弹塑性应变.     

拉伸载荷作用下中碳钢磁记忆信号的机理

测量了中碳钢试件表面各点的磁记忆信号，并观察断口的组织，研究了外载荷对磁记忆信号的影响和金属磁记忆的微观机理．结果表明：在弹性变形阶段内，随着载荷的增加中碳钢试件表面各点磁信号值由初始无规律分布逐渐向磁有序状态转变；进入塑性变形阶段后，位错对磁畴运动的钉扎使磁有序转变过程停止，磁信号几乎不再随载荷而变化．对于在弹性和塑性加载范围内卸载的两个试件，表面磁信号均具有不同程度的时效现象，试件的断口呈现韧窝及准解理混合断裂形式．     

基于磁记忆的钢结构应力表征技术

通过对Q345B小孔缺陷试件及无缺陷试件施加轴向拉伸荷载,分析其表面的磁记忆信号,发现法向磁场强度可用来对试件的危险区域进行定位,弹性阶段磁记忆曲线近似斜直线,塑性阶段磁记忆曲线出现非线性变化。梯度曲线在应力集中处有最大值,且其峰值与试件工作应力有较强的指数关系,可利用梯度峰值表征构件所受的应力。     

疲劳裂纹扩展的金属磁记忆信号特征

通过对Q235B钢缺口试件的方波载荷拉-拉疲劳试验,在不同循环次数下利用磁记忆检测仪在线测量试件表面的磁记忆信号。结果表明:未经处理试样沿缺口处的磁记忆信号在疲劳初始阶段随机分布;循环加载5000次后,磁记忆信号曲线转变为具有一个波峰-波谷的曲线波形;在循环稳定阶段,磁记忆信号曲线趋于稳定;宏观裂纹出现时,磁记忆信号曲线波形发散;最后阶段,磁记忆信号逐渐增强;磁机械效应能较好地解释循环初始阶段磁记忆信号变化规律。     

铁磁试件缺口种类对磁记忆信号的影响研究

为研究铁磁试件不同缺口对磁记忆信号的影响,利用ANSYS有限元仿真软件,结合力磁耦合模型,在拉应力和地磁场的共同作用下对3种不同缺口的20#钢板进行仿真,分别提取磁记忆信号切向分量和法向分量。仿真结果表明：在地磁场作用下,随着拉应力的增大,3种试件在各自缺口处均出现应力集中现象,在拉应力大于120 MPa后应力集中现象愈发明显。受到同样大小的拉应力时,V形缺口试件倾向于裂纹的扩展,而U形缺口试件倾向于裂纹的形成,U形缺口的应力集中范围更大,因此双关联缺口试件在U形缺口处更易断裂。双关联缺口试件磁记忆信号法向分量约为检测路径上两个缺口处磁记忆信号值的叠加之和,故试件被近似磁化成一个磁铁。双关联缺口试件检测路径中间点的磁记忆信号切向分量并没有极值,因此用其判断双关联缺口试件的应力集中区不再适用。缺口试件在弹性阶段,磁记忆信号随拉应力变化幅度较小;缺口试件在塑性阶段,磁记忆信号值随拉应力变化幅度较大。因此可以利用试件弹、塑性阶段磁记忆信号变化,对工程试件的缺陷损伤进行早期识别。     

环境磁场对磁记忆检测信号的影响研究

针对磁记忆检测中环境磁场对检测信号影响问题,首先详细分析试件放置方向变化时,不同类型损伤区域的磁场变化情况。然后根据磁记忆检测信号组成,研究环境磁场对磁记忆检测信号的影响机理。最后得出环境磁场对磁记忆检测信号的影响是环境磁场、被测试件自身磁化状态以及试件材料的磁特性共同作用的结果。当被测试件放置方向不同时,测得的磁场信号不是简单地在幅值上整体漂移,整体形貌上也可能会发生一定变化。在工程检测过程中,被测试件的放置方向应尽量保持不变。     

The effect of strong magnetic field treatment on microstructure and room temperature compressive properties of NiAl–Cr(Mo)–Hf eutectic alloy

The Ni–33Al–28Cr–6Mo–0.2Hf (at.%) eutectic alloy was treated in a 10 T strong magnetic field at 1073 K, 1173 K and 1273 K for 1 h, respectively. Microstructure examination reveals that after the strong magnetic field treatment, Heusler particles (Ni₂AlHf) along eutectic cell boundaries distribute more uniformly, and moreover most Heusler particles have changed into Hf solid solution. In addition, after strong magnetic field treatment at 1173 K and 1273 K, the original eutectic cellular morphology is changed greatly; Cr(Mo) plates become spheroidizing and trend to align to the direction of strong magnetic field. The compression tests show that room temperature compressive ductility of the alloys with strong magnetic field treatment improves significantly, compared with the heat-treated alloy. The fracture characteristics change from debonding into transgranular cleavage, which indicates that the cohesion of grain boundaries get significant improvement.     

铁磁构件疲劳损伤的磁记忆效应

研究铁磁构件在疲劳载荷作用下的磁记忆效应,探索磁记忆检测技术检测受疲劳载荷作用的铁磁构件的检测机理,对于磁记忆检测技术应用到实际工业检测中具有重要意义。通过在疲劳试验机上对中碳钢试样进行拉伸疲劳试验,并用金属磁记忆检测仪检测加载过程中试样的磁记忆信号的变化和分布,总结分析了疲劳破坏过程中磁记忆信号的变化和分布特征,并且从铁磁学的角度对其进行机理分析和解释。     

磁处理提高钎杆服役寿命的研究

本研究对钎杆中的残余应力采用了一种崭新的处理方式--磁处理方法,通过动态磁场与材料中残余应力的相互作用,来达到改善钎杆中残余应力分布、提高钎杆寿命的目的.钎杆的对比寿命实验结果表明:材料为55SiMnMo的钎杆和材料为95CrMo的钎杆在磁处理后平均使用寿命都得到了提高,其中材料为55SiMnMo的钎杆更加明显.进一步研究表明,磁处理对钎杆的破断形式影响不大.     

阳极磁屏蔽霍尔离子源磁场的数值模拟

为了提高离子束电流和离子束能量,进一步增加霍尔离子源的效率,对霍尔离子源阳极进行磁屏蔽,达到优化磁场位形,增强磁场对放电等离子体的约束。由磁场的数值模拟结果可知:阳极磁屏蔽后,有明显凸向阳极表面的弯曲磁场线,并且提高了磁镜磁场的磁镜比;大的正梯度磁场的存在,增强了磁场的径向分量,相对减弱了放电等离子体的震荡;不仅保留原有鞍形场的作用,而且还充分发挥了另外两个鞍形场的优势。最后通过实验结果和数值模拟结果的比较,验证了此数值模拟结果的正确性。     

Magnetization Time Lag Caused by Eddy Currents and Its Influence on High-Speed Magnetic Flux Leakage Testing

In high-speed magnetic flux leakage (MFL) testing, the tested workpieces pass rapidly through magnetizers. Thus, the magnetization time for workpieces is short. Because of the eddy current effect, the magnetic field inside the workpieces cannot instantly reach equilibrium, and if the magnetizing time is insufficient for the field to reach equilibrium, the MFL signals will be changed because of incomplete magnetization. In this article, the magnetization time lag caused by eddy currents and the influence of this lag on high-speed MFL testing is investigated. The time required for magnetic field to reach equilibrium in specimens, including steel bars and pipes, is obtained by theoretical calculations, finite element simulations, and experiments. The results indicate that the time required for a magnetic field inside a specimen to reach equilibrium is in the range of 50–100 ms. Using conventional magnetizers, the defect signals at testing speed of 10 m/s change because the workpiece reaches the detection zone before the magnetic field inside reaches the stable state. A simple solution is to increase the axial length of the magnetizing coil. After this procedure, signals obtained at 0.1 m/s and 10 m/s are almost identical.     

基于弱磁的钢丝绳探伤技术研究

依据磁荷分析理论,建立了钢丝绳断丝磁偶极子模型,计算了单丝断口处漏磁场的分布规律。采用正交设计方法对激磁回路参数进行了实验研究,确定了弱磁磁化系统的基本结构与基本参数,实现了磁化与检测的一体化设计。依据弱磁激励情况下钢丝绳缺欠处的漏磁场强度,选择了高灵敏度MR01型磁阻式传感器;给出了多种断丝形态的实测曲线。实验结果表明,基于MR01型磁阻式传感器的钢丝绳磁检测系统,不仅能够实现对小尺寸断口缺陷的有效检测,而且可用于剩磁检测,为钢丝绳探伤技术的发展提供了有价值的科学依据。     

磁场力对磁性杂质颗粒的作用的研究

磁场对处于其中的磁性颗粒有力的作用,通过对交流磁场和稳恒磁场的磁场力的比较分析,证明这2种磁场力可以统一,与磁性颗粒的作用规律相似.采用磁平衡法测量了MnFeAl36和MnFeSiAl42种金属间化合物的磁化率,证明它们是顺磁性的物质,利用磁场力可以将其分离.利用自制的交变磁场和稳恒磁场装置对铝熔体进行分离试验,结果表明磁场力可以将铝熔体中的磁性杂质颗粒分离出来.     

CFRP层间碳纳米管定向喷涂工艺及断裂韧性研究

为了提高碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层间性能,采用共沉淀法在碳纳米管上接枝磁性Fe₃O₄粒子,通过定向喷涂工艺使磁性碳纳米管(Fe₃O₄-MWCNTs)在碳纤维表面取向一致,并喷涂树脂加以固定,形成碳纤维-定向碳纳米管-树脂界面,采用真空辅助树脂渗透成形(Vacuum assisted resin infusion, VARI)工艺制备层间性能优异的Fe₃O₄-MWCNTs层间定向增强CFRP。试验结果表明,喷涂树脂可改善和巩固定向喷涂工艺。与未加磁场喷涂工艺相比,当Fe₃O₄-MWCNTs的质量分数为0.3wt%时,采用定向喷涂工艺试件的I型层间断裂韧性(G_IC)提升幅度最大,G_IC提高了37.7%。断面形貌分析表明其增强机制以树脂的塑性变形、Fe₃O₄-MWCNTs棒状聚集体的拔出及树脂塑性孔洞的生长为主。该研究为具有可控定向行为的磁性碳纳米管改性CFRP层间力学性能提供了新思路与方法。