静载荷下硅钢片的磁畴结构变化

利用Bitter粉纹法观察了未经磁化、受力程度不同的无取向硅钢片试件的磁畴结构,对比分析了应力对磁畴及磁场值△B的影响。结果表明：无取向硅钢试件在禾受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以180°剑状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行;随着应力集中程度增加,畴壁长度和间距发生改变,出现了迷宫畴,并且随着应力集中程度越大,迷宫畴的数量越多,表面磁场值LxB越大。试验为探讨磁记忆检测的微观机理提供了依据。     

地磁场中应力对磁畴组织的影响

研究了地磁场环境中应力对铁磁性材料磁畴结构的影响规律.利用Bitter粉纹法观察了未经磁化、受力程度不同的无取向硅钢片和20钢试件的磁畴结构,对比分析了应力对磁畴的影响.结果表明,铁磁试件应力集中部位的磁畴结构在应力作用下发生改变.未受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以片状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行,随着应力集中程度增加,畴壁长度和间距发生改变,并且磁畴结构出现迷宫畴,应力集中程度越大,迷宫畴数量越多.同时,拉应力和压应力对磁畴结构的影响规律不同.     

应力对铁磁构件磁畴组织的影响

地磁场环境中受载荷作用的铁磁试件,其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向。利用Bitter粉纹法观察了未经磁化、受力程度不同的无取向硅钢片和20号钢试件的磁畴结构,对比分析了应力对磁畴的影响。结果表明:无取向硅钢片和20号钢试件在未受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以180°畴、树枝状畴和剑状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行;随着应力集中程度增加,畴壁长度和间距发生改变,出现了迷阵畴Ⅰ型和迷阵畴Ⅱ型,且应力集中程度越大,迷阵畴的数量越多。     

典型铁磁构件磁记忆效应的试验研究

研究了静拉伸试验时铁磁构件的金属磁记忆效应。以Q235钢为研究对象,于不同加载阶段对试件的表面漏磁场进行了实时测量。结果表明,应力集中对构件的磁特性有显著影响,在应力引起的小范围塑性变形区域存在有效的磁记忆信号,采用磁记忆方法对承载铁磁构件由应力集中造成的早期损伤进行检测是可行的。     

地磁场中铁磁构件应力集中区的力磁耦合模型

为了更有效地表征铁磁材料中应力集中区与其在空间中的磁场关系,基于力与磁畴非线性关系,从宏观热力学关系出发,结合应力影响磁致伸缩应变饱和值的微观物理机制及其变化规律,建立了磁场强度与应力的唯象关系。并将应力集中区等效为磁耦极子,结合电磁场理论与上述唯象关系,建立了反映应力-磁场的耦合模型。在该模型基础上,建立了石油管道缺陷磁记忆检测试验系统。在50m长的石油管道上制作了焊缝裂纹等缺陷。采用磁检测仪对焊缝缺陷的磁特征信号进行了检测。结果发现,随着测试路径的不同,磁信号发生规律性变化,与所建模型预测吻合,证明了模型的可靠性。所建模型可以用于分析缺陷在空间产生的磁场分布、缺陷大小、缺陷深度以及缺陷的分布,为磁检测仪的研制以及定量分析缺陷磁信号打下了基础。     

16MnR钢不同疲劳周次下“原位”磁畴组织的变化

基于金属磁记忆无损检测机理,铁磁性材料构件应力集中部位会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向。设计"原位"疲劳试验并且采用Bitter粉纹法对退火16MnR钢进行磁畴结构的观察,对比分析了不同疲劳周次对磁畴的影响。结果表明:整个研究区域以180°畴结构为主,同时具有树枝畴和少量的"回"型畴;随着疲劳周次的变化,所选特征晶粒内畴壁易发生约45°或90°翻转,导致畴结构在片状畴-树枝畴-"回"型畴之间变化。     

应力和晶粒组织对磁畴动态特性的影响

近年新兴的磁光成像技术,特别是磁畴动态特性可视化技术,为评估铁磁材料的应力状态提供了一种新的磁检测方法。为研究应力和晶粒组织/晶界对磁畴动态特性的影响,通过磁光成像装置,观测取向硅钢片在施加不同的应力和外加磁场时表面磁畴结构的变化。结果表明:应力作用下,附加磁畴数量减少,从点状附加磁畴转变为长条状主磁畴,且应力增加会使主磁畴平均宽度减小,主磁畴完全翻转所需要的磁场减小;外加磁场作用下,可使磁畴向磁场方向转动,磁场强度的增加,使与外加磁场同向的磁畴面积增加。同时,晶粒组织结构和内部的各向异性,以及晶界处的能量和钉扎作用,都会影响磁畴结构和磁畴壁的运动状态。研究结果有助于理清铁磁构件的磁弹耦合效应和磁检测技术的微观物理机制,为提高应力评估的灵敏度和可靠性提供重要的科学依据。     

冷轧轴承套圈应力集中磁记忆无损检测仿真与实验研究

局部应力集中形成的裂纹是导致轴承套圈失效的主要因素,目前,金属磁记忆方法是检测铁磁性构件早期损伤或应力集中的有效手段。为了实现冷轧轴承套圈磁记忆检测信号与缺陷应力关系的研究,基于ANSYS软件平台,建立了含孔洞缺陷的环坯冷轧三维有限元模型以及轴承套圈磁记忆检测三维有限元模型,研究了冷轧过程孔洞缺陷附近应力分布规律;基于力磁耦合分析,研究了冷轧轴承套圈孔洞缺陷及应力集中处的磁场分布规律,揭示了孔洞缺陷及应力集中处的磁记忆信号切向和法向的变化特征。结果表明在冷轧轴承套圈孔洞缺陷及应力集中区域附近,磁记忆信号发生跃变。     

磁记忆检测在压力容器检验中的应用

磁记忆检测是基于铁磁构件的磁效应，可有效发现构件的应力集中区域，是一种对金属材料进行早期诊断的新的无损检测方法。将两种钢板试件模拟压力容器受压元件加载试验，得到了年中应力集中变化的定性规律。并对超高压水晶釜和铁路槽车等压力容器进行了实测，取得了一些有益的经验。可以预期，该方法作为压力容器的预诊手段，有良好的应用前景。     

钢板应力集中区域弱磁检测的仿真与实验

在弱磁环境下对钢板的应力集中区域检测进行了仿真和实验研究。根据弱磁场环境下磁检测金属材料应力集中区域方法,研究金属材料应力变化对磁信号的影响,通过有限元分析的方法对钢板在磁场环境下进行ANSYS的仿真运算,研究钢板表面漏磁场磁力线变化情况。以钢条为实验对象,通过实验来检测铁磁材料表面应力集中区域磁信号的变化情况,验证应力集中的存在引起磁信号的变化。结果表明,弱磁检测方法可以检测出金属材料应力集中区域的应力变化,作为铁磁材料应力集中区域的检测手段。     

脉冲磁场强度对GH99镍基合金力学和微动磨损性能的影响

为研究不同磁场强度对镍基合金力学性能和耐磨性能的影响规律,在脉冲强磁场设备上对GH99镍基合金试样进行脉冲磁处理。通过观察显微结构,分析了GH99镍基合金的磨损机理和强化机制。结果表明：外加脉冲磁场可改善材料位错分布,减小试样表面残余应力的分散性;在磁场强度为10 T时残余压应力达到最大值（-223.45 MPa）,且此时材料拉伸断口的特征主要表现为韧性断裂,脉冲磁场处理合金产生亚结构位错胞有助于发挥细晶强化作用;在0~15 T范围内,随磁场强度增大,材料表面显微硬度和耐磨性能呈现先增强后减弱的规律,在脉冲磁场作用下合金材料内部的位错发生增殖致使位错密度增大,产生类似加工硬化现象,但磁场强度过大会导致位错塞积从而造成晶胞点阵畸变严重,出现材料性能恶化。     

Assessment of the Effect of Microstructure on the Magnetic Behavior of Structural Carbon Steels Using an Electromagnetic Sensor

The magnetic properties of four carbon steels were evaluated using an electromagnetic sensor and correlated with their microstructures. Their composition, microstructure features (such as ferrite volume fraction, grain size, inclusions, etc), and hardness were compared with their saturated magnetic flux density, retentivity, and coercivity. The four steel rods used in this study were hot-rolled AISI 1010, AISI 1018, AISI 1045, and AISI 1045-high manganese/“stress proof.” The results show that microstructures have a notable effect on the magnetic properties of the steels. In addition, the effect of variations in cross-section area of the steel rods on the magnetic response was investigated. The steel rods diameters were systematically reduced by machining and then magnetically evaluated. Consistent relationships between metallurgical characteristics of the structural carbon steels and their magnetic properties measured with the electromagnetic sensor were obtained. In addition, the sensor was found to be able to detect changes in magnetic properties due to variations in cross-section area. These results reveal that the electromagnetic sensor has the potential to be used as a reliable nondestructive tool to detect and monitor microstructural and morphological changes occurring during the different stages of steel manufacturing or alterations caused by a degradation mechanism.     

低频交变磁处理降低钢材内应力的微观机理

磁场处理被许多研究者用于提高材料的力学性能并取得了一定效果。作者首次运用磁处理方法进行降低材料内应力的研究。结果表明，不同的处理方法，如高强磁脉冲处理和低频交变磁场处理都能够不同程度地降低材料内部存在的残余应力，而且其降低残余应力的方式与常规的热处理有本质的不同。本文定量研究了低频交变磁处理方法降低残余应力的程度、特点和工艺参数。通过透射电镜分析，着重观察了对30CrMnSiA进行磁处理时处理前后材料内部的位错运动规律。在经过磁处理后的试样中，其明显的胞壁结构消失，位错分布均匀化；整体位错密度与处理前相比变化不大。根据上述观察和宏观试验结果，对磁处理降低残余应力的特点和微观结构进行了分析了讨论，认为磁场作用下的位错均匀化是磁处理降低残余应力的主要原因。     

铁磁材料磁记忆检测微观机理研究

对含中心圆孔的Q235平板试样进行静拉伸试验和磁畴组织观察,研究应力集中区和非应力集中区若干测量点处的磁记忆信号和磁畴组织的变化规律.结果表明:随着载荷的增加,磁记忆信号变化幅度增大,局部变形断裂阶段的磁记忆信号幅值小于强化阶段的信号幅值;应力集中区和非应力集中区测量点处的磁记忆信号变化趋势相似,在强化阶段磁记忆信号幅...     

磁记忆检测力磁效应的有限元分析

本研究利用ANSYS软件建立了20钢小孔平板试样的三维有限元模型,结合力-磁耦合模型,利用间接法顺序耦合方式进行了金属磁记忆力磁效应的数值仿真,分析得出了带孔平板表面磁场强度法向分量出现过零点、切向分量出现峰值,当应力逐渐增大,这种现象越来越明显。本研究还对特征值磁场强度法向分量梯度K值与二维李萨如图作了分析,得出法向分量梯度K值和应力集中具有很强的相关性,二维李萨如图出现封闭区域,该区域的面积与应力大小并非简单的线性关系。     

环境磁场对磁记忆信号的影响

金属磁记忆检测技术是一种可早期准确判断构件的应力集中位置和评估疲劳损伤程度的无损检测技术新方法,而磁记忆信号的存在离不开环境磁场。为探讨环境磁场对磁记忆信号的具体影响,在不同环境磁场下,对45钢进行静载拉伸试验,测量在相同环境磁场下不同应力作用下的磁记忆信号。试验结果表明:环境磁场不能改变磁记忆信号曲线的形状,但可以改变磁记忆信号值的大小;在一定的磁场范围内,磁记忆信号值随环境磁场的增加而增加,但当环境磁场超过某一临界值时,磁记忆信号值反而随环境磁场的增加而减少;若环境磁场为零或完全被抵消,应力则不能产生磁记忆信号。故在磁记忆检测实践中,特别是在定量检测应用中必须考虑环境磁场的影响。     

高频磁场制备复合材料组织及性能研究

利用高频磁场制备Al-Si、Al-Fe复合材料,研究了试样长度对Al-24%Si复合材料显微组织及磁场强度分布的影响,以及在一定条件下改变磁场对Al-2%Fe复合材料的作用时间对其微观组织的影响。研究发现：两种复合材料的心部组织与表层组织明显不同,表层的显微硬度比基材要高出2~3倍;并且,试验材料形成了很好的过渡层,使初生相和基材得到很好的结合。