Исследование собственного магнетизма и его связи с механическими свойствами конструкционной круглой стали.

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 16078 (2022) Цитировать эту статью

707 Доступов

Подробности о метриках

Собственный магнетизм является важным свойством ферромагнитных материалов. В этом исследовании интенсивность внутреннего магнитного поля (IMFI) и внутренний магнитомеханический эффект (IMME) Q390B в структурном поле были исследованы для обнаружения и проверки собственного магнетизма в структурных условиях. В тесте IMFI магнитный поток использовался для обнаружения изменения магнитного поля и проверки существования магнетизма. В тесте IMME был использован новый прибор для измерения магнитных отклонений в образце Q390B без магнитного потока. На основании испытаний на низкочастотное циклическое растяжение (LFC) был полностью описан собственный магнетизм. Экспериментальные результаты показывают, что IMME демонстрирует большой потенциал и большую эффективность в исследованиях собственного магнетизма и может продвигаться в ближайшем будущем.

Магнитные свойства материалов широко используются в различных отраслях промышленности1,2,3,4. Например, магнетизм используется как метод неразрушающего контроля строительных стальных конструкций. Однако выхлопные трубы из конструкционной стали могут выйти из строя во время эксплуатации, что может привести к катастрофам. Поэтому мониторинг напряжения элементов стальных конструкций имеет жизненно важное значение. Конструкционная сталь, низкоуглеродистая легированная сталь для зданий и мостов, представляет собой ферромагнитный или магнитомягкий материал3,5. После выплавки, сварки и производства стальные компоненты могут приобрести определенный магнетизм, называемый собственным магнетизмом. В недавних исследованиях магнетизм привлек большое внимание и широко используется в неразрушающем контроле материалов (НК)6,7.

Популярные подходы, основанные на процессах намагничивания сталей, включают магнитный шум Баркгаузена (MBN), измерение магнитного гистерезиса (MHM), магнитную память металла (MMM) и рассеяние магнитного потока (MFL)4,8,9,10. Собственная зависимость магнитных свойств от атомной структуры и микроструктуры приводит к определенной связи между магнитными свойствами и механическими напряжениями11. Магнитные изменения в конструкционной стали чувствительны к внутренним дефектам и внешним нагрузкам. Под действием механических напряжений изменение собственной намагниченности для ферромагнетика носит пьезомагнитный характер. В 1865 году Виллари обнаружил, что магнетизм подвергается механическим воздействиям, таким как растяжение или сжатие12,13. Изменение магнетизма было вызвано механическим напряжением14. Результаты показывают, что растяжение конструкционной стали приводит к увеличению намагниченности в слабых полях и уменьшению в сильных полях. Фактически напряжение ферромагнетиков оценивается по изменению магнитного поля. Напряженное состояние ферромагнитных материалов можно оценить по напряженности магнитного поля. С тех пор связь между пьезомагнитным полем и приложенным напряжением стала горячей темой6,15.

В поисках причины магнитомеханического эффекта Джилс4,15 представил серию испытаний по влиянию одноосных растягивающих напряжений до 85 МПа на активность Баркгаузена и магнитные свойства сталей. Он предложил теорию модели магнитомеханического эффекта для МБН. Доменные границы открепляются за счет приложения напряжения, которое заставляет стенки двигаться, изменяя тем самым намагниченность. Дубов16 провел исследование свойств металлов методом неразрушающего контроля (НК) с использованием в качестве метода магнитной памяти. Саблик и др.17,18 исследовали влияние двухосного напряжения на MHM стали с помощью поля напряжений и выяснили, что изменение магнитных свойств зависит от размера зерна и плотности дислокаций. Булте и др.19 представили гипотезу, объясняющую механизм, с помощью которого внешние напряжения могут влиять на магнитные свойства ферромагнитных материалов. Согласно Ленгу и др.20,21, реакция сигнала МММ на пластическую деформацию низкоуглеродистой стали была изучена экспериментальным исследованием. Ван и др.7 предложили новый метод оценки места концентрации напряжений и оценки степени повреждения с помощью градиентной кривой.