检测铁磁性、亚铁磁性、顺磁性或抗磁性材料磁化响应的方法和设备技术

检验磁结构材料和对抗磁性、顺磁性、铁磁性和亚铁磁性材料进行非破坏性试验的一种方法是用交变磁场对试样进行磁化和去磁，磁场在其各周期中产生导磁率不同的极微小的磁滞回线，检测所产生的反磁感应．记录和分析诸检测信号以提供由时间导出的或由频率导出的诸参数，用这些参数确定受检验材料的一些性能．履行本发明专利技术方法用的设备有至少一个有铁氧体铁心和最好有两个线圈的电磁铁、若干脉冲宽度控制振荡器、若干检测器和一个记录器．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于非破坏性材料试验的方法和设备，更详细地说，是关于抗磁性、顺磁性、铁磁性和亚铁磁性材料等磁结构材料(magnetostructural materials)的检验方法和设备。目前，材料试验现有技术中有若干公知的非破坏性材料试验方法，例如，X射线照相法、γ射线或粒子辐射法、超声波试验法、声传播试验法、涡流试验法等。这些方法可应用于多种不同的场合，一般应用于，例如，结构材料的非破坏性试验中。这些方法通常是在间接测定方法的基础上得出试验结果的，虽然这些试验结果可能是相当明确的，但对试验结果的分析整理是与性能和情况已知的样品对比进行标定，凭经验进行的，与材料的性能和缺陷有关。因此当各试验样品具有凭经验获得的标定数据所不能解释的性能和缺陷时，对试验结果的分析整理就容易出差错。此外，信号噪声比往往太差，以致不能对材料结构进行更精确的分析，例如，材料的结晶性能、晶格缺陷、位错、应力场等。在现有技术中，有一些公知的方法是以测定待试验材料的磁性能为基础的，而且目前已研制出各种器件应用到这方面。这些方法多数是基于将材料磁化，记录下通常叫B-H曲线的磁化曲线，或记录下磁滞回线。这样可以测定出作为顽磁或矫顽磁力的诸参数，借助于实验标定可以把这些参数与材料的机械性能联系起来。顽磁和矫顽磁力可与，例如，材料的硬度联系起来，因为它们在某种程度上取决于材料的晶粒结构，而材料的晶粒结构确定了具体材料的硬度。它们还可与材料的抗拉强度联系起来，达到相当精确的程度。磁化曲线上可能会出现一些小小的间断点或跃变，这些跃变的大小和数目(一般叫做巴克好森效应)可加以测定和分析，由此可以知道材料中有无缺陷、裂缝和孔隙存在。熟悉本专业的人士都知道，巴克好森效应是因铁磁材料中所谓磁畴壁(布洛赫壁)的运动产生的，这种运动深受晶格缺陷、位错、沉积物、杂质、裂缝和孔隙的影响，因而从巴克好森效应可以看出应力场和晶粒性能。观察磁化曲线上的各间断点可以发现所有这些现象。因此记录和分析巴格好森效应可以提供有关材料性能的重要资料。另一种磁性试验方法是依靠往材料上加磁通，记录下材料的剩磁磁力线的图形，材料中的缺陷就以畸形磁力线图形的形式表现出来。磁性测量，例如，磁场强度变化的测量已经应用于，例如，冶金工业中需要控制轧制产品或挤压制品厚度的场合，测定材料的厚度。上述磁性测量法在下列诸专利中有介绍，例如，联邦德国专利DE-OS 27 46477就公开了根据对巴克好森效应产生的噪音信号的分析检测磁性材料中的缺陷;欧洲专利EP 96 078公开了用测量顽磁的方法测定钢板的在线硬度;英国专利GB 1266248公开了在记录矫顽磁力的基础上测定铁合金的硬度从而确定合金中的含碳量，美国专利US 4，495，465则公开了在非破坏性试验中应用磁通的方法，具有作法是检测出能表示磁阻变化因而表示有缺陷存在的磁力线图形的变化。上述专利所公开的磁性测定法，其应用通常局限于易磁化的材料，即铁磁材料或亚铁磁材料。但几乎所有材料和元素，无论它们能否被磁化，都对施加在其上的外来磁场起反应。本专利技术的目的是提供一种适用于所有能被磁化(但只是轻微磁化)的材料或元素的非破坏性试验方法，即适用于所有其组成的原子微粒具有磁矩的物质的非破坏性试验方法。更具体地说，本专利技术提供一种检验抗磁性、顺磁性、铁磁性或亚铁磁性物质或材料的方法。为了对这些物质的天然磁性和磁性能有一个全面的了解，读者可参看一般教科书和参考文献，例如，R.范曼著的《范曼物理讲义》(一九六四年版)第二卷，第34章，第1至6节，第36章，第37章;威廉T.斯科特著的《电学和磁学物理》(一九五九年版)第八章;《麦格劳-希尔科技百科全书》中有关“铁磁学”和“磁性材料”的文章(最新版)。本专利技术的目的特别是提供一种深入分析上述材料的结构和性能的方法。更详细地说，本专利技术的目的是提供一种通过记录材料对外来磁场的反应，并根据对所记录的响应曲线所作的定量分析测定的评价进行的材料快速可靠试验的方法，避免了因噪音和测量上不确定因素所产生的误差源。上述目的是用具有下列特征的方法和设备付诸实现的本专利技术的方法的特征是将待研究的材料用交变磁场进行磁化和去磁，即加上一个磁场以产生一个在交变磁场各周期具有不同导磁率的极微小磁滞回线，其中有半个周期出现磁化脉冲，另半个周期出现去磁脉冲;调节半个周期的能量值使其与另半个周期的能量值相等;各半个周期系这样调节，使它们相对于时间和磁场强度都不对称;调节各半个周期持续时间之间的关系，使去磁脉冲持续时间比磁化脉冲的短，从而使进行去磁时的磁场强度大于进行磁化时的磁场强度;测定磁畴旋转所产生的反磁感应或去磁过程中磁矩对齐所产生的反磁感应，对某些材料还测定巴克好森效应和诸如矫顽磁力和顽磁等参量;记录和分析被测量与时间的关系以提供测定受检验材料的各种性能(包括结构、应力场和缺陷)用的由时间导出的参量或由频率导出的参量。改变交变磁场的频率(即一个周期的持续时间)，和/或交变磁场的场强(即一个周期中所消耗的能量);改变一个周期中两半个周期的各持续时间，以改变磁场强度，从而改变构成一个周期的两半个周期的磁化脉冲和去磁脉冲的功率;调节一个周期的半个周期的能量值，使其与另半个周期的能量值不相等，从而使各半个周期的能量值不对称;发出磁化脉冲，该磁化脉冲最好是一个方波，其持续时间为0.001至0.1秒，还发出去磁脉冲，该去磁脉冲最好是一个正弦波，其持续时间为10毫微秒至10毫秒，进行去磁时的磁场强度最好为进行磁化时磁场强度的2至100倍;当待检验的材料为铁磁材料或亚铁磁材料时，在材料磁滞回线软磁性区或在材料导磁率高的磁滞回线区对材料进行磁化和去磁，在各周期的交变磁场产生一个导磁率逐渐增加的小磁滞回线;在待检验的材料和交变磁场源之间插入一个铁磁材料，该铁磁材料可以是永久磁铁，从而改变所述材料逐渐增长的导磁率和磁通量;在材料相对于磁场运动-最好是移动或转动，的同时，对材料进行检验。履行上述方法用的设备的特征是该设备包括至少一个电磁铁，该电磁铁配置在待检验材料试样附近，设有铁氧体铁心，最好还设有两个线圈;电磁铁线圈接到由脉冲宽度控制的振荡器;各线圈最好设有一个振荡器，用以控制磁化脉冲和去磁脉冲的持续时间;该设备还包括若干用以进行测量的检测器，检测器的输出接到一个示波器之类的记录器、比较器或计算机。在铁氧体铁心面对试样的端部部位附近设有辅助线圈，用以加深渗透深度或在试样距铁芯更大距离的情况下进行检验，辅助线圈的磁场强度是这样进行控制，使它与电磁铁的磁场相互作用;该设备设有两个相同的铁氧体铁心，一个套在另一个里面，两铁氧体铁心的线圈同相工作，但磁场强度不同，用以测定厚度。本专利技术的方法是通过记录响应加到试样上的外加交变磁场时试样中所产生的磁畴旋转或磁矩对齐时所产生的反磁感应(counterinduction)来提供受试验材料结构的有关资料的，所以这个方法叫磁结构法。因此本专利技术的磁结构法的特征在于，用，例如，履行本专利技术方法的设备(下面即将详细谈到)所使用的电磁铁对材料试样(最好是小量的)进行磁化和去磁。由于所加的磁场是交变磁场，磁化和去磁过程是在磁场周期内进行的。磁化脉冲的持续时间大体上比去磁脉冲的持续时间长，前者例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测磁结构材料和非破坏性试验抗磁性、顺磁性、铁磁性和亚铁磁性材料的方法，其特征在于，该方法是将待研究的材料用交变磁场进行磁化和去磁，即加上一个磁场以产生一个在交变磁场各周期具有不同导磁率的极微小的磁滞回线，其中有半个周期出现磁化脉冲，另半个周期出现去磁脉冲，调节半个周期的能量值使其与另半个周期的能量值相等；各半个周期系这样调节；使它们相对于时间和磁场强度都不对称；调节各半个周期持续时间之间的关系，使去磁脉冲持续时间比磁化脉冲的短，从而使进行去磁时的磁场强度大于进行磁化时的磁场强度；测定磁畴旋转所产生的反磁感应或去磁过程中磁矩对齐时所产生的反磁感应，对某些材料还测定巴克好森效应和诸如矫顽磁力和顽磁等参量；记录和分析被测量与时间的关系，以提供测定受检验材料的各种性能（包括结构应力场和缺陷）用的由时间导出的参量或由频率导出的参量。

【技术特征摘要】
NO 1986-2-17 8605911.一种检测磁结构材料和非破坏性试验抗磁性、顺磁性、铁磁性和亚铁磁性材料的方法，其特征在于，该方法是将待研究的材料用交变磁场进行磁化和去磁，即加上一个磁场以产生一个在交变磁场各周期具有不同导磁率的极微小的磁滞回线，其中有半个周期出现磁化脉冲，另半个周期出现去磁脉冲，调节半个周期的能量值使其与另半个周期的能量值相等；各半个周期系这样调节；使它们相对于时间和磁场强度都不对称；调节各半个周期持续时间之间的关系，使去磁脉冲持续时间比磁化脉冲的短，从而使进行去磁时的磁场强度大于进行磁化时的磁场强度；测定磁畴旋转所产生的反磁感应或去磁过程中磁矩对齐时所产生的反磁感应，对某些材料还测定巴克好森效应和诸如矫顽磁力和顽磁等参量；记录和分析被测量与时间的关系，以提供测定受检验材料的各种性能(包括结构应力场和缺陷)用的由时间导出的参量或由频率导出的参量。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，改变交变磁场的频率(即一个周期的持续时间)，和/或交变磁场的场强(即一个周期中所消耗的能量)。3.根据权利要求1的方法，其特征在于，改变一个周期中两半个周期的各持续时间，以改变磁场强度，从而改变构成一个周期的两半个周期的磁化脉冲和去磁脉冲的功率。4.根据权利要求1的方法，其特征在于，调节一个周期的半个周期的能量值，使其与另半个周期的能量值不相等，从而使各半个周期的能量值不对称。5.根据权利要求1的方法，其特征在于，发出磁化脉冲，该磁化脉冲最好是一个方波，其持续时间为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利叶斯哈泰，特杰奥尔森，尼尔斯克里斯琴莱克文，
申请(专利权)人：朱利叶斯哈泰，特杰奥尔森，尼尔斯克里斯琴莱克尔，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]