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。     

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。     

钢铁材料中残余应力与磁致振动的相互作用关系

研究了45钢脉冲磁处理过程中残余拉应力与磁致振动之间的相互作用关系.结果表明,残余应力可影响材料的磁致伸缩特性,进而影响材料的磁致振动特性.钢铁材料中存在残余应力时,磁致振动的平衡位置发生移动,且振幅减小;随着磁致振动过程的进行,有残余应力试样的磁致振动特性逐渐向无应力试样的特性过渡.另外,残余应力在磁致振动结束后发生了一定程度的下降,这表明脉冲磁处理过程中,残余应力与磁致振动之间存在着强烈的耦合作用,使得带有残余应力材料的磁致振动表现出强烈的非线性特征.     

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。     

粉末冶金粘结磁致伸缩材料

粘结磁致伸缩材料是由Terfenol-D粉末与树脂粘结剂混合固化而成。TbDyFe粉末颗粒的大小,树脂的粘度系数,树脂的配比及磁场中的取向都对粘结磁致伸缩材料的磁致伸缩性能产生较大的影响。试验结果表明,TbDyFe粉末颗粒尺寸的大小对粘结磁致伸缩材料的磁致伸缩性能影响较大。制造较好性能的粘结磁致伸缩材料所需TbDyFe粉末颗粒尺寸应控制在＜280μm。同时,材料在压型过程中由于外加磁场而使磁畴取向,从而提高了磁致伸缩性能。     

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。     

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。     

基于磁畴结构交互作用的激光刻痕取向硅钢磁致伸缩系数计算

基于取向硅钢磁畴结构与磁致伸缩系数的定量关系,综合考虑激光刻痕参数和取向偏差角对应力封闭畴与横向畴2种90°磁畴结构的影响,提出反映刻痕参数与取向偏差角交互作用的磁致伸缩系数计算模型。计算结果表明,取向偏差角的大小决定了激光刻痕条件下磁致伸缩行为是由横向畴还是应力封闭畴主导;激光刻痕产生的局部封闭畴与杂散磁场可降低取向偏差角引起的磁致伸缩系数。刻痕能量密度和刻痕线间距等参数对取向硅钢磁致伸缩系数影响的计算结果与实测结果相吻合,表明本工作所提模型可为降低激光刻痕取向硅钢的噪音提供理论基础。     

外磁场下三轴弱磁应力检测信号定量化分析

从微观角度量化分析了外磁场作用对铁磁性材料磁力学特性的影响因素，计算了不同方向及强度的外磁场下，铁磁性材料三轴弱磁信号的检测特性，并进行了系统的试验研究。试验结果表明：磁畴自发磁化强度矢量趋于应力方向重新排列产生弱磁信号；弱磁信号在轴向具有峰值，径向具有峰-峰值，且过零点，周向呈不规律波动；随外磁场强度的增强，弱磁信号增大，但增大幅度逐渐减小，外磁场对弱磁信号的影响趋于饱和；外界磁场对其垂直方向的弱磁信号影响程度微弱。     

金属磁记忆技术用于去应力退火评估的可行性研究

本文基于磁致伸缩效应的新型金属磁记忆无损检测技术,利用金属磁记忆信号与应力大小严格的对应关系,对金属磁记忆检测技术用于去应力退火进行评估,进行可行性研究.通过研究分析发现,金属磁记忆信号与45钢的去应力退火程度有一致的单调性,通过检测金属磁记忆信号磁场的强度,可实现对去应力退火工艺的评估.     

磁记忆现象和地磁场的关系

金属磁记忆检测是当前无损检测领域的一种新技术。针对磁记忆检测方法在实际应用中的效果以及地磁场对磁记忆检测结果的影响，通过一系列试验进行验证与研究。结果表明，磁记忆检测方法可有效判断钢管应力集中区域，地磁场在磁记忆检测过程中不产生决定性影响。     

铁磁性物体在地磁场中的自发运动磁化

依据法拉第电磁感应定律和铁磁性物质在磁化一退磁过程中的能量差异，阐明了铁磁性物体在地磁场中的摆动、振动和周期性往复平动都会引起该物体的自发磁化。虽然每次磁化一退磁过程之后物体上的剩磁增量非常微小，但随着循环次数的增加该物体最终必然被强烈地自发磁化。从而推知：地磁场的矢量特性和纬度效应对金属磁记忆检测与诊断技术适用性和可靠性的影响都不大。     

铁磁性物质在地磁场中的静置磁化和退磁

介绍了铁磁性物质静置于地磁场中产生的自发磁化和退磁的原因，主要有以下三点：一是磁时效—铁磁性物质的磁性和磁畴的空间排列都滞后于施加于其上的磁化场；二是地磁场强度大小和方向随着时间推移而发生的周期性变化；三是金属的时效—材料中机械应力随着时间流逝导致其磁化曲线和金相组织的改变以及延迟裂纹的出现等。     

压应力对Sm-Fe-B薄膜磁致伸缩性能的影响

压应力对Sm-Fe-B磁致伸缩性能的改善有重要影响,但是其大小对磁致伸缩特性变化趋势的研究很少,而且还未见到压应力对磁各向异性影响的报道。本文利用特制夹具,使玻璃衬底在镀膜过程中受到不同应力作用,镀膜结束后,当玻璃衬底从夹具取下后,利用其恢复到原来状态,可以对稀土Sm-Fe-B薄膜产生压应力作用。通过调整夹具使衬底具有不同的预应力,可得到受到玻璃衬底不同压应力大小作用的薄膜样品。利用LK-G150激光微位移传感器与交变梯度磁强计（AGM）分别测试薄膜悬臂梁自由端偏转量与磁滞回线,以研究具有不同压应力对薄膜的磁致伸缩性能的影响,并且利用磁力显微镜（MFM）测试了薄膜样品垂直表面的磁畴分布情况。实验结果表明：受到压应力作用的薄膜易磁化轴都位于膜面内,以面内各向异性为主,磁畴结构基本分布在面内。随着压应力的增加,易磁化轴由膜面内的短轴转向膜面内的长轴,这一转变有利于器件的设计,但是磁畴在垂直膜面方向略有提高,薄膜的低场磁致伸缩性能也随着压应力的增大而有显著提高。     

地磁场方向对应力集中引起的磁场畸变的影响

金属零件在地磁场环境下,相对方向不断变化的地磁场对应力集中所引起的磁场畸变的影响至今缺乏一致的结论。通过模拟工件在地磁场环境中绕竖直方向旋转的试验,研究了地磁场等弱场的方向变化与应力集中导致的畸变磁场幅度之间的关系。试验结果显示,固定应力引起的磁场畸变与拉伸作用力方向上的磁场大小呈近似线性的正相关关系,说明在地磁场环境下,应力集中引起的畸变磁场的大小主要受与载荷方向平行的外磁场分量影响。     

Stress induced magnetic field abnormality

Residual stresses in ferromagnetic material affect the direction and structure of domains and generate magnetic field abnormality on the surface.In the formation of stress induced magnetic field,the influence of geomagnetic field is unclear.Residual stress specimen was produced by tight matching of a round ring and a peg.The magnetic fields of contrast specimens,which were produced in geomagnetic field or in shielding geomagnetic field,were ingspected with 8mm lift-off.The results show that mean amplitude of magnetic field of the specimen produced in geomagnetic field is 0.85% larger than that of specimen produced in shielding geomagnetic field.So the formation of stress induced magnetic field abnormality above the surface of inspected ferromagnetic material geomagnetic field gives little contribution.     

磁测应力技术的现状及发展

磁测应力是近几年发展起来的最新无损检测技术，分为金属磁记忆检测技术和基于逆磁致伸缩效应的磁各向异性检测技术。该技术适用于铁磁性金属构件失效的早期诊断，特别是在铁磁构件的疲劳强度和寿命评估研究中更具广阔的发展空间。介绍了磁测应力技术的基本概念、特点及国内外的研究现状，分析了目前存在的问题及其发展趋势。     

Q235钢静载拉伸过程中的磁记忆信号变化特征分析

选取Q235钢进行静载拉伸试验，利用EMS2003型磁记忆检测系统进行各级应力水平的检测。结果显示弹性极限范围内磁场强度曲线形貌接近未加载时，进入屈服阶段后磁场强度值明显增加，过零点数目在静载拉伸过程中呈现无规律变化，但弹塑性加载阶段均出现了过零点逼近最终断裂处的现象。该试验表明进入塑变后材料的组织结构变化与其所表现出的表面磁场强度值之间必然存在着某种对应关系，为磁记忆检测的进一步研究奠定了基础。     

各向异性纳米铁氧体磁性材料的制备

对纳米铁氧体磁性颗粒材料的制备方法进行了评述，探讨了磁场影响湿法制备不同磁性纳米颗粒形貌的可能性，并根据前人的研究结果以及作者的前期探索结果，表明磁场不但改变湿法化学反应的进程，对纳米颗粒的粒径也产生显著影响，还将影响纳米颗粒形貌。随着磁感应强度的增加，非磁性铁氧体前驱体纳米颗粒的形貌将由球状向链状、针状或纤维状形貌转变，进而提出了在强磁场下制备强各向异性纳米铁氧体磁性材料的设想。     

Residual magnetic field variation induced by applied magnetic field and cyclic tensile stress

Magnetic memory testing (MMT) method is a novel non-destructive testing technique due to its unique advantages of stress concentration identification and early damage detection for ferromagnetic materials. However, a thorough understanding of the impact of exciting magnetic source and cyclic stress on the residual magnetic field variation has not been clearly addressed. The surface magnetic memory signal H_p(y) induced by applied magnetic field and cyclic tensile stress was measured throughout the fatigue process. The correlation of H_p(y) and its gradient K changes with loading cycles and applied magnetic field intensity H reported. The results show that applied magnetic field can only change the magnitude of MMT signal instead of changing the H_p(y) curve׳s profile. The H_p(y) value increases with the increase of the H, and the K value is approximately linear to the H. The maximum gradient K_max indicating the degree of stress concentration increases with the increase of either stress cycles or H. The phenomenon was also discussed from the view of the magnetic dipole in a ferromagnet.