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Co的磁声发射研讨

宣布日期:2017-05-06 11:37    阅读次数:次

作者:武汉大学 刘静,杜凤牡,徐约黄

磁声发射(Magento Acoustic Emission 简称MAE)是铁磁资料在交变磁场感化下所开释的弹性波。Ono等〔1,2〕 对MAE停止曲了较体系的研讨,提出 磁声发射的峰值输出可表现为∨ p=C△ε*△∨*/T
式中C为常数,△ε*是在磁畴体积变更△∨*是发生的非弹性应张量,T是△ε*的回升时候,按照上式他们判定,只需900磁畴壁活动才会发生非弹性应变,是以才有磁声发射,而1800磁畴壁为主的取向硅钢片仍有较强的磁声发射,郭盈等〔4〕 进一步从特大晶粒的HIB硅钢片顶用线切割割出单颗晶粒,此中只含1800磁畴壁的几个试样均有较着的磁声发射,从而提出,1800磁畴壁活动对磁声发射有进献。CO是密排六方布局的铁磁性资料,易磁化标的目的为[0001]标的目的,公认吸存在1800磁畴壁,有人曾预言CO不发生磁声发射〔5〕。本文对CO停止丈量,以考证1800磁畴壁活动对磁声发射的进献,进一步切磋磁声发射的源及其机制,同时丈量了Barkhausen乐音(简称BN),BN表征磁畴壁活动在探头线圈内发生的感到电动势。
1 尝试方式
CO试样由武汉冶金研讨所供给,CO含量99.87%,片状,厚度为2.4mm。丈量前在8000C的箱式炉内保温7h,空冷,剥去玄色氧化皮,用电火花线切割成185×21mm的长条形。丈量时与U形轭铁组成封锁磁路,磁化电流由经调压器变压的市电供给。试样上慎密环绕纠缠直径0.07mm的漆包线作为磁感到线圈,其感到旌旗灯号Db/dt经积分缩小、整流、滤波后输出X-Y函数记实仪的Y轴,其X轴则输以与磁化电流有用传值成反比的直流电压旌旗灯号,磁化电流由小变大便能够作出磁化曲线。图1绘出了丈量磁声发射、外表BN旌旗灯号、磁化曲线及磁滞回线的线路图,图中“探头”能够是共振型声发射探头,也能够是线圈型Barkhausen探头。

图1 磁化曲线,磁滞回线,磁声发射及BN旌旗灯号丈量线路图
磁声发射旌旗灯号由D/ES9204共振型探头领受,经前置缩小器,滤波缩小器以后,输到丹麦BK公司出产的4429型声发射脉冲阐发仪,频次规模选在100至2000KHZ,丈量每秒的加权振铃计数率。将经前置缩小器缩小的旌旗灯号输至HP公司出产的400D型均方根电压表,丈量旌旗灯号的均方根电压∨rms;输到SFW-01型多功效声发射散布特点丈量仪,则可获得幅度与脉冲 散布。
将小尺寸CO试片经金相磨光,电解抛光后,用粉纹法察看磁畴布局。

图2 Co在几种磁场强度下的磁滞回线
2 尝试成果
测得CO在差别磁声强度下的磁滞回线如图2所示,从内至外磁场强度别离为8,18。3,38。2,68。5及103.5KA/m.磁化曲线的“拐膝”部位在30KA/m摆布,但到100Ka/m还未饱和。

图3
从图3看到,CO在磁化至拐膝之前已有较着的磁声发射,以均方根电压表现的磁声发射值几近与磁化曲线平行,以振铃计数率表现的值亦有靠近平行干系。作为对照,图3中点线给出了BN随磁场强度的变更。CO在差别交变磁场下的磁声发射波形如图4所示,其幅度随磁场强度的增大而增大。
CO的磁声发射及Barkhausen乐音旌旗灯号的幅度散布如图5所示,它们都有有以下特色:在低磁场下起首在低幅度呈现一峰,跟着磁场增大,在高幅处又呈现一峰,在门限值稳定的前提下,小幅度峰地位一直稳定,但高幅度峰的峰位则随磁场强度的降低而向高幅度挪动,门限降低时,峰向高幅度位移,BN旌旗灯号的幅度散布有近似的纪律,只是二峰的间隔较宽,这一纪律与Fe-Si合金磁声发射幅度散布的特点完整不异。
CO的磁畴布局如图6所示,图6a右边中磁化矢量与纸面的夹角较图6b中大局部地区大,在图6b中的晶界处能够看到封锁畴。

图4 Co在差别磁场强度下的MAE波形

3 会商
从尝试成果看到,虽然CO中只需1800磁畴壁,可是在交变磁场感化下依然能够开释弹性波,发生充足强的磁声发射,其旌旗灯号强度与磁感强度随磁场的变更趋向不异,远在磁化至饱和之前或磁化至“拐膝”之前,声发射旌旗灯号已非常较着,尝试进一步证实,只具有1800磁畴壁的铁磁资料的磁声发射并不为零,1800磁畴壁的活动对磁声发射确有进献。

图5
这一现实没法用Ono提出的模子来诠释,咱们以为CO的磁声发射旌旗灯号来自磁畴壁本身的活动。公认磁畴壁的厚度约100nm,包含数百个原子层,壁内各层原子面的电子自旋矢量逐步转变,图7表现1800Bloch磁畴壁内自旋矢量逐步变更景象。因为磁晶各向同性,在外加磁场感化下,平行于磁化矢量标的目的的原子间距将与垂直标的目的差别,对立方晶系,若前者由a 变更a+△a,则后者将由a 变更a- △a,统一磁畴壁内平行于畴壁的诸原子面,磁化矢量逐步转变,统一取向上的原子间距亦逐步转变,直至1800为止,当该原子面处于畴壁正中心时,面内电子自旋标的目的将与两侧磁畴内电子自旋标的目的垂直,它四周的原子面则垂垂偏离900。这时候该原子面上的原子间距一定在磁致伸缩效应感化上面稍作调剂,即发生应变,当1800畴壁完整经由过程该原子面时,面内原子间虎双规回复复兴状,应变完整消逝,推而广之,磁畴壁 所颠末的地区,一切原子面都将逐一发生应变,是以一定放出一串弹性波,在交变磁场感化下畴壁往返振荡,天然会开释出连续串的弹性波,即有磁声发射,正如位错线扫过晶体会放出弹性波一样,不管900畴壁 仍是1800畴壁活动城市如斯。

图6 Co的磁畴布局
归结起来,磁声发射有以下三类源;第一类是由磁畴壁本身的活动所开释的弹性波;第二类是Ono提出 的由900畴壁位移时磁畴体积变更而发生的弹性波;第三类由磁化矢量动弹而至,图8表现前两类磁声发射源的区分,磁畴内的双箭头表现磁化矢量的标的目的,上方的横线表现应变,图8a是Ono提出的位移模子,应变只发生于以900畴壁离隔的相邻阳奉阴违磁畴之间,图8b是咱们提出 的磁声发射源,应变发生在畴壁内,只需畴壁活动就会放出弹性波,徐约黄等给出了这三类源的抒发式。

图7 磁畴壁横型
幅度散布的特点能够作以下诠释:低能量的第逐一峰对应于畴壁 降服妨碍起头作不可逆活动的本征能量,该能量不随外加磁场强度而转变;高幅度峰则对应于畴壁的疾速活动与磁化矢量动弹,磁场强度加大,畴壁 活动加速,故峰向高幅度挪动。鉴于900与1800畴壁 活动时能量附近,故这两峰同时代表900及1800畴壁活动的特点。

图8 两类磁声发射源
(a)位移模子 (b)磁畴壁模子
4 论断
(1) 只含1800磁畴壁的CO在交变磁场感化下能发生较着的磁声发射,这是畴壁内的应变所致使的。
(2) 磁声发射的源能够分为三类:一是畴壁外部的应变,二是相邻畴之间的应变(只限于以900畴壁相隔的相邻畴),三是磁化矢量动弹所形成的应变。

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