金属磁记忆检测技术研究进展综述

提 离值 等 ） 采 集 所 得 的磁 记 忆 信 号 是 不 完 全 相 ，
同的 ， 因此 ， 磁记 忆检 测信 号受 到各 种外 在 因素 的
影 响而 表现信 号 的影 响程度 都不 一样 。清 华大 学李 路 明等通
过 研 究 磁 记 忆 现 象 和 地 磁 场 的 关 系 后 ， 为 磁 记 认
先 提 出 金 属 磁 记 忆 检 测 技 术 … 。 金 属 磁 记 忆 检
测 是迄 今 为止铁 磁性 金属 构件 早期 诊 断和预 报方
面 唯 一 可 行 的 无 损 检 测 方 法 。 其 原 理 如 图 １所
荷消 除后 不仅会 保 留 ， 与最 大作用 应力 有关 系 ， 还 即产 生与 作用 应力 相 对 应 的磁记 忆 ， 也是 目前 这 被普 通接 受 的解 释 。
的共 同作 用 ， 应 力 和 变形 集 中区 域 内会 发 生 具 在 有磁 致伸 缩性 质 的磁畴组 织定 向的和不 可逆 的重
新 取 向 ， 且 这 种 磁 状 态 的 不 可 逆 变 化 在 工 作 载 而
２ ０世纪 ９ ０年 代 ， 罗斯 学 者 Ｄ ｕ ｏ 俄 ｏ ｂ ｖＡ Ａ率
第 ３ ８卷
第 ６期
化
工 机
械
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金 属磁 记 忆 检 测 技 术研 究进 展 综 述
刘书俊 李著信 王 黎 李远 利
（ 勤工 程 学 院军 事 供 油 工 程 系 ） 后
摘 要
介 绍 了金 属 磁 记 忆检 测技 术 原 理及 其研 究 现 状 ， 结 了磁 记 忆 检 测 技 术 存 在 的 问 题 和 未 来 发 总
１ １ ２ 能 量 平 衡 原 理 ．．
示 ， 于地 磁场 环 境 下 工作 的铁 磁 性 构 件受 载荷 处 的作用 ， 内部会 发 生 磁 致伸 缩 性 质 的磁 畴 组 织定 向 和 不可 逆 的重 新 取 向 ， 在 应 力 与 变形 集 中 区 并
、
南 昌航空 工业 学 院 的任 吉林 等 认 为 ， 件 中 构
解 放 军 总 后 勤 部 项 目 “ 油管 道剩 余 寿命 预 测 技 术 及 装 备 研 究 ” 油 ２ ００ ０ ） 输 （ ０４２７ 。 刘 书 俊 ， ，９５年 ９月 生 ， 士 研 究 生 。重 庆 市 ，０ ３ １ 男 １８ 博 ４１１。
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２ １ 焦 ０１
种 内耗 效 应 （ 弹粘 性 内耗 、 错 内耗 等 ） 势 必 如 位 ，
造 成动 态载 荷 消 除后 ， 载 时在 金 属 内部 形成 的 加 应 力集 中 区会得 以保 留 ， 特别 是在 动载 荷 、 大变 形 和 高温 情况 下尤 为 突 出。保 留下来 的应力集 中区 同样 具 有较 高 的应力 能 。 因此 ， 抵消 应力 能 ， 为 在 磁机 械效 应 作用 下 引发 的磁 畴组织 的 重新取 向排 列也 会保 留下来 ， 在应 力 集 中区 形 成类 似缺 陷 并 的漏 磁 场分 布形 式 ， 即磁 场 的切 向分 量 Ｈ （ 为 ）
应力 集 中 区 的 形 成 会 聚 集 相 当 高 的应 力 能 。 此 时为 了使铁 磁 构件 内 总 的 自由能趋 于最 小 ， 在 磁 机械效 应 的作用 下必将 引 起构件 内部 的磁 畴在
线
地球 磁场 中作 畴壁 的位移 甚 至不 可逆 的重新 取 向
排列 ， 主要 以增 加 磁 弹 性 能 的形 式 来 抵 消应 力 能
展 向 。 方
关 词 键
由
金 属 磁 记 忆检 测 无 损检 测 应 力 集 中 Ｔ ００４ Ｑ ５ ． 文献标识码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ － ９ （ ０ １ ０ —６ ３ ０ ２ ４ ６ ４ ２ １ ） ６０ ６ —４ ０
图分类号
铁 磁 性金 属 构 件 被大 量 应 用 于 现代 工 业 中 ，
效 的危 险 区 域 。 １ 金 属 磁 记 忆 检 测 技 术 研 究 现 状
１ １ １ 磁 致伸 缩与 逆磁 致伸 缩效 应 ．． Ｄ ｕ ｏ 指 出 ， 属 磁 记 忆 检 测 的机 理 是 ： ｏｂｖ 金 铁 磁性 金属 工件 在运 行 时 ， 工 作 载 荷 和地 球 磁 场 受
铁 磁性 金 属构件 在 运行过 程 中 由于受 到各种 不 同
形成 最大 的 漏 磁 场 日 的变 化 ， 即应 力 集 中 区 域
的磁 场切 向分 量 Ｈ （ 具 有 最大 值 ， ） 而法 向分 量
Ｈ （） Ｙ 改变 符 号且具 有 零值 点 。通 过 测 定漏 磁 场 法 向分量 日 （ ） 计 算 梯度 值 Ｋ：ｄ （ ） ｄ ， 。Ｙ ， Ｈ。 Ｙ ／ ｘ 即
的增 加 ， 而在 铁 磁 构 件 内部 产 生 大 大 高 于地 磁 从
场 的磁场 强度 。金属 力 学 性 能 的 研究 表 明 ， 即使 在金 属材 料 的弹性 变 形 区 ， 全 没 有 能 量损 耗 的 完
图 １ 金 属磁记 忆检 测 原理 图
完全 弹性 体是 不存 在 的。 由于金属 内部存在 着 多
可推 断铁 磁性构 件 的应力集 中区 。
１ １ 磁 记 忆 微 观 机 理 研 究 ．
程度 的载 荷作 用 ， 产 生应 力 集 中进 而 出 现疲 劳 会 损伤 或裂 纹等 缺陷 而失效 。保 证金 属 构件 的安全
运 行 至关 重要 ， 统 的无 损检 测 手段 ， 传 如漏 磁 、 磁 粉 、 声及 涡流 等 ， 超 只能发 现 已成形 的宏 观缺 陷 和 大部分 微 观缺 陷 ， 尚未 发展 成 形 的微 观 缺 陷 和 对 应力集 中区无 能 为 力 ， 这些 区域 往 往 是 构 件 失 而
忆 检测 方法 可有 效 判 断 钢 管应 力 集 中 区域 ， 磁 地 场 在磁 记 忆 检 测 过 程 中不 产 生 决 定 性 影 响 。