金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)是一種新型無(wú)損檢測(cè)方法,檢測(cè)對(duì)象是鐵磁性材料,通過(guò)采集力磁耦合作用產(chǎn)生的弱磁信號(hào)來(lái)評(píng)估材料的應(yīng)力分布及其水平,但信號(hào)易受到環(huán)境磁場(chǎng)的影響。因?yàn)殍F磁性材料在不同的環(huán)境磁場(chǎng)中受應(yīng)力作用后產(chǎn)生的磁信號(hào)差別較大,所以該技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中需要明確的勵(lì)磁強(qiáng)化機(jī)制作為指導(dǎo)。本文對(duì)激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)化磁記憶信號(hào)的機(jī)制進(jìn)行了研究,并將研究結(jié)論與工程實(shí)際相結(jié)合,應(yīng)用到磁場(chǎng)輔助等離子噴焊的熱殘余應(yīng)力檢測(cè)當(dāng)中,拓寬了該技術(shù)的工程應(yīng)用領(lǐng)域。為了探討激勵(lì)磁場(chǎng)對(duì)磁記憶信號(hào)的強(qiáng)化機(jī)制,本文用45鋼試樣進(jìn)行靜載拉伸試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)激勵(lì)磁場(chǎng)對(duì)力磁耦合作用的影響ΔH是隨著應(yīng)力的增大而呈指數(shù)形式遞增的。從磁導(dǎo)率與應(yīng)力及環(huán)境磁場(chǎng)變化關(guān)系的角度,在理論上計(jì)算了外加激勵(lì)磁場(chǎng)下的力磁耦合與力、磁單獨(dú)作用下的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度之差ΔH,并推導(dǎo)出該差值隨著應(yīng)力的增大而增大,理論推演與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合。最后,展開(kāi)正交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了外加激勵(lì)磁場(chǎng)對(duì)磁信號(hào)的強(qiáng)化是顯著的。這為該技術(shù)在磁場(chǎng)輔助噴焊質(zhì)量檢測(cè)中的工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)。在等離子噴焊過(guò)程中施加激勵(lì)磁場(chǎng)不僅可以改善加工質(zhì)量同時(shí)也會(huì)強(qiáng)化熱殘余應(yīng)力的磁記憶特征信號(hào)。本文搭建了激勵(lì)磁場(chǎng)下的等離子噴焊實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)地磁場(chǎng)與激勵(lì)磁場(chǎng)下的45鋼材料進(jìn)行噴焊并采集熱影響區(qū)的磁記憶信號(hào),發(fā)現(xiàn)在地磁場(chǎng)下的磁記憶特征信號(hào)微弱,而激勵(lì)磁場(chǎng)下的信號(hào)隨熱殘余應(yīng)力集中程度變化而變化的特征明顯。提取并發(fā)現(xiàn)磁信號(hào)切向分量的峰值與均值之差ΔH(x)和法向分量的峰谷值ΔH(y)可以對(duì)熱殘余應(yīng)力水平進(jìn)行表征,激勵(lì)磁場(chǎng)對(duì)這兩個(gè)特征量強(qiáng)化作用明顯。此外,通過(guò)對(duì)噴焊后材料金相組織的觀察發(fā)現(xiàn)與熔覆區(qū)域距離越近的熱影響區(qū)晶粒度越大,而晶粒度越大的部分磁導(dǎo)率也越高,相應(yīng)的在激勵(lì)磁場(chǎng)作用下磁信號(hào)特征越明顯。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG115.28
【部分圖文】：

a 磁疇運(yùn)動(dòng)示意 b 典型應(yīng)力集中磁信號(hào)分布圖 1.1 磁記憶檢測(cè)原理圖Fig 1.1 Schematic diagram of metal magnetic memory1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀在理論層面，國(guó)外學(xué)者從多種角度進(jìn)行了分析。在接近學(xué)說(shuō)與有效場(chǎng)論的基礎(chǔ)上，美國(guó)學(xué)者 Jiles 教授提出了 J-A 模型，主要以磁機(jī)械效應(yīng)與彈性效應(yīng)為理論依據(jù)，較好的解釋了鐵磁性材料彈性形變階段的力磁耦合作用[14]，Jiles 指出，鐵磁性材料在外界應(yīng)力的作用下，內(nèi)部磁疇的整體磁化水平將傾向轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)滯后磁化狀態(tài)，且存在多種因素影響力磁耦合作用，鐵磁材料的應(yīng)力狀況、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、外界磁場(chǎng)等都會(huì)對(duì)產(chǎn)生磁信號(hào)的過(guò)程造成不同程度的影響，且該影響是復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系。鑒于 J-A 模型僅適用于彈性形變階段的局限性，美國(guó)學(xué)者 Sablik 對(duì)該模型進(jìn)行了改進(jìn)，他建立了塑性形變階段與模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系，他的實(shí)驗(yàn)表明矯頑力、磁疇密度與材料內(nèi)部的晶粒度有密切關(guān)系，這使得 J-A 模型可以進(jìn)一步的應(yīng)用于塑性階段[15]。在實(shí)驗(yàn)分析的方面，Masatoshi Kuroda 等針對(duì)不同材料的鋼板施加拉應(yīng)力，發(fā)

從而影響到焊縫的形貌與力學(xué)性能，激勵(lì)磁最終焊縫中 Si 元素的含量，降低熔覆層的脆者展開(kāi)實(shí)驗(yàn)對(duì)工藝的改進(jìn)進(jìn)行探討，Lim 等數(shù)下熔覆層晶粒細(xì)化效果明顯[46]；Li 等研究間會(huì)使激勵(lì)磁場(chǎng)輔助加工的優(yōu)化效果更為明可以在點(diǎn)焊過(guò)程中細(xì)化晶粒，提升均勻度、]。此外，激勵(lì)磁場(chǎng)會(huì)改變?nèi)鄢氐娜凵睿撟鲝經(jīng)Q定的，但是一味的增大磁場(chǎng)并不能得到作用存在一個(gè)最佳值，磁場(chǎng)過(guò)大反而會(huì)使熔堆焊過(guò)程中外加激勵(lì)磁場(chǎng)來(lái)控制晶粒的形態(tài)等人通過(guò)在焊接過(guò)程中施加不同方向的外加焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生不同的影響[53]；王成等在發(fā)現(xiàn)正陽(yáng)性電磁場(chǎng)對(duì)等離子體作用明顯[54]。輔助等離子噴焊及其它噴焊能夠有效改善和離子束中的帶電粒子產(chǎn)生作用，如圖 1.2 所

金屬磁記憶技術(shù)的研究集中于對(duì)應(yīng)力的評(píng)價(jià)，而外界激勵(lì)磁場(chǎng)對(duì)檢測(cè)出化信號(hào)影響巨大，盡管有大量學(xué)者在環(huán)境磁場(chǎng)對(duì)磁記憶信號(hào)的影響方面，但是對(duì)具體的作用機(jī)制沒(méi)有系統(tǒng)的研究也沒(méi)有將已知的結(jié)論運(yùn)用到工外加激勵(lì)磁場(chǎng)對(duì)拉伸應(yīng)力中力磁耦合所產(chǎn)生磁信號(hào)的影響、外加激勵(lì)磁子噴焊熱殘余應(yīng)力磁信號(hào)的影響是本文的研究重心。本文拓寬了金屬磁記憶技術(shù)的應(yīng)用范圍并將理論與實(shí)踐相結(jié)合，將該技磁場(chǎng)應(yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中。等離子噴焊作為重要的表面再制造修復(fù)技術(shù)工質(zhì)量的檢測(cè)方式也尤為重要，而金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)作為近些年興起測(cè)技術(shù)在該領(lǐng)域具有較大應(yīng)用潛能。在噴焊加工過(guò)程中引入外加激勵(lì)磁以改進(jìn)加工質(zhì)量而且可以強(qiáng)化表面磁信號(hào)，有利于提升弱磁信號(hào)檢測(cè)的可靠性。這將為兩種技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。 論文的主要內(nèi)容論文主要對(duì)激勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)化磁記憶信號(hào)的規(guī)律進(jìn)行探討，并結(jié)合研究結(jié)論際工程當(dāng)中，論文的研究思路及主要技術(shù)特征如圖 1.3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2850187