金屬磁記憶檢測技術是一種新型無損檢測方法,檢測對象是鐵磁性材料,通過采集力磁耦合作用產生的弱磁信號來評估材料的應力分布及其水平,但信號易受到環(huán)境磁場的影響。因為鐵磁性材料在不同的環(huán)境磁場中受應力作用后產生的磁信號差別較大,所以該技術在實際工程應用中需要明確的勵磁強化機制作為指導。本文對激勵磁場強化磁記憶信號的機制進行了研究,并將研究結論與工程實際相結合,應用到磁場輔助等離子噴焊的熱殘余應力檢測當中,拓寬了該技術的工程應用領域。為了探討激勵磁場對磁記憶信號的強化機制,本文用45鋼試樣進行靜載拉伸試驗,發(fā)現激勵磁場對力磁耦合作用的影響ΔH是隨著應力的增大而呈指數形式遞增的。從磁導率與應力及環(huán)境磁場變化關系的角度,在理論上計算了外加激勵磁場下的力磁耦合與力、磁單獨作用下的表面磁場強度之差ΔH,并推導出該差值隨著應力的增大而增大,理論推演與實驗結果相吻合。最后,展開正交實驗驗證了外加激勵磁場對磁信號的強化是顯著的。這為該技術在磁場輔助噴焊質量檢測中的工程應用提供了理論依據。在等離子噴焊過程中施加激勵磁場不僅可以改善加工質量同時也會強化熱殘余應力的磁記憶特征信號。本文搭建了激勵磁場下的等離子噴焊實驗平臺,對地磁場與激勵磁場下的45鋼材料進行噴焊并采集熱影響區(qū)的磁記憶信號,發(fā)現在地磁場下的磁記憶特征信號微弱,而激勵磁場下的信號隨熱殘余應力集中程度變化而變化的特征明顯。提取并發(fā)現磁信號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)可以對熱殘余應力水平進行表征,激勵磁場對這兩個特征量強化作用明顯。此外,通過對噴焊后材料金相組織的觀察發(fā)現與熔覆區(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率也越高,相應的在激勵磁場作用下磁信號特征越明顯。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG115.28
【部分圖文】：

a 磁疇運動示意 b 典型應力集中磁信號分布圖 1.1 磁記憶檢測原理圖Fig 1.1 Schematic diagram of metal magnetic memory1.2.1 國外發(fā)展現狀在理論層面，國外學者從多種角度進行了分析。在接近學說與有效場論的基礎上，美國學者 Jiles 教授提出了 J-A 模型，主要以磁機械效應與彈性效應為理論依據，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力的作用下，內部磁疇的整體磁化水平將傾向轉變?yōu)闊o滯后磁化狀態(tài)，且存在多種因素影響力磁耦合作用，鐵磁材料的應力狀況、結構性質、外界磁場等都會對產生磁信號的過程造成不同程度的影響，且該影響是復雜的函數關系。鑒于 J-A 模型僅適用于彈性形變階段的局限性，美國學者 Sablik 對該模型進行了改進，他建立了塑性形變階段與模型的對應關系，他的實驗表明矯頑力、磁疇密度與材料內部的晶粒度有密切關系，這使得 J-A 模型可以進一步的應用于塑性階段[15]。在實驗分析的方面，Masatoshi Kuroda 等針對不同材料的鋼板施加拉應力，發(fā)

從而影響到焊縫的形貌與力學性能，激勵磁最終焊縫中 Si 元素的含量，降低熔覆層的脆者展開實驗對工藝的改進進行探討，Lim 等數下熔覆層晶粒細化效果明顯[46]；Li 等研究間會使激勵磁場輔助加工的優(yōu)化效果更為明可以在點焊過程中細化晶粒，提升均勻度、]。此外，激勵磁場會改變熔池的熔深，該作徑決定的，但是一味的增大磁場并不能得到作用存在一個最佳值，磁場過大反而會使熔堆焊過程中外加激勵磁場來控制晶粒的形態(tài)等人通過在焊接過程中施加不同方向的外加焊接殘余應力產生不同的影響[53]；王成等在發(fā)現正陽性電磁場對等離子體作用明顯[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生作用，如圖 1.2 所

金屬磁記憶技術的研究集中于對應力的評價，而外界激勵磁場對檢測出化信號影響巨大，盡管有大量學者在環(huán)境磁場對磁記憶信號的影響方面，但是對具體的作用機制沒有系統的研究也沒有將已知的結論運用到工外加激勵磁場對拉伸應力中力磁耦合所產生磁信號的影響、外加激勵磁子噴焊熱殘余應力磁信號的影響是本文的研究重心。本文拓寬了金屬磁記憶技術的應用范圍并將理論與實踐相結合，將該技磁場應用到實際工程當中。等離子噴焊作為重要的表面再制造修復技術工質量的檢測方式也尤為重要，而金屬磁記憶檢測技術作為近些年興起測技術在該領域具有較大應用潛能。在噴焊加工過程中引入外加激勵磁以改進加工質量而且可以強化表面磁信號，有利于提升弱磁信號檢測的可靠性。這將為兩種技術的應用與發(fā)展提供一定的理論基礎。 論文的主要內容論文主要對激勵磁場強化磁記憶信號的規(guī)律進行探討，并結合研究結論際工程當中，論文的研究思路及主要技術特征如圖 1.3 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2850187