金属磁记忆检测技术的原理、应用、现状及发展调查

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1、万方数据现代制造技术与装备2011第1期总第200期金属磁记忆检测技术的原理、应用、现状及发展调查宋志平1李红梅2(1．山西机电职业技术学院，长治046011；2．西安交通大学，西安710002)摘要：本文在阐述金属磁记忆检测技术原理的基础上，对金属磁记忆检测技术的特点、应用、研究现状发展状况进行了综述与分析，并指出了该领域的发展趋势。关键词：金属磁记忆检测金属磁记忆检测技术是一种利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的快速无损检测方法。它克服了传统无损检测的缺点，能够对铁磁性金属构件内部的应力集中区，即微观缺陷和早期失效和损伤等进行诊断，防止突发性的疲劳损伤，是无损检测领域的

2、一种新的检测手段。1997年，在美国旧金山举行的第50届国际焊接学术会议上俄罗斯学者杜波夫(Doubov)首先提出金属应力集中区的磁记忆检测效应，并形成了一套全新的无损检测与诊断技术一金属磁记忆检测技术(MetalMagneticMemoryTest)。在大会上磁记忆法获得承认，国际焊接学会推荐使用该方法对设备的应力变形状态进行评定，并制定了金属磁记忆方法的发展规划f11。1999年lO月，在汕头召开的第七屑全国无损检测年会上，杜波夫教授在大会上向中国学者介绍了磁记忆检测的原理及其在管道、锅炉压力容器上的应用，揭开了我国在磁记忆研究领域的帷幕【21。1金属磁记忆检测技术的原理铁磁

3、性金属零件在加工和运行时，由于受载荷和地磁场共同作用，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关。金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集巾的位置。即所谓的磁记忆效应lHl。当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时，在应力集中区域会产生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，该部位会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，从而使此处铁磁金属的的导磁率最小，在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量Hpx具有最大值，而法向分量Hpy改变符号并具有零

4、值。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留“记忆”着应力集中的位置。磁记忆检测原理如图l所示。基于金属磁记忆效应的基本原理制作的检测仪器，通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度分量沿某一方向的分布情况，可以对构件的应力集中程度以及是否存在微观缺陷进行评价。2金属磁记忆检测技术的特点及应用图1磁记忆检测原理图在评定设备和结构应力变形状态时，已知的检测方法是很多的，如利用电阻应变效应测应力法、x光检测法、巴克豪森磁噪声法和磁声发射法、超声波法、利用残磁和矫顽力测量机械应力法等。和上述检测方法相比，金属磁记忆检测方法获取的是金属零件被地磁场磁化后处于平衡状态的相对静止信息，不需要

5、对被测表面进行任何磁化处理，完全利用地磁场作用下零件表面的“纯天然”磁信息进行工作，是一种被动检测方式。可以比其它方法更易实现检测仪器的小型化，并实现点磁测量。金属磁记忆检测实质上是从金属表面拾取地磁场作用条件下的金属构件漏磁场信息，这和漏磁检测方法有相似之处。但金属磁记忆检测方法获取的是在微弱地磁场作用下构件本身具有的“天然”磁化信息，在这种状态下。金属零件的应力分布情况可以通过磁场分布清晰地显现出来。而漏磁检测所进行的人工磁化，其强度远远地超过了零件表面的“天然”磁信息，人工磁化的同时，重重地遮盖了零件表面反映的“天然”磁信息，因此漏磁检测无法从零件表面获取应力分布情况，但人

6、工磁化增强了缺陷处的漏磁场强度，圉此，漏磁检测在检测宏观缺陷时更具优势。金属磁记忆检测方法也可以发现缺陷，但主要是应力变化较为剧烈部位的微观信息，通过评价该部位应力集中程度来发现缺陷，因此金属磁记忆方法的优势应在检测肉眼难以发现的微缺陷方面，适用于早期诊断【41。由于应力集中往往早于缺陷产生之前出现，所以金属磁记忆检测方法的突出优点是具有预报作用。可在零件失效之前采取措施，避免事故的发生，使损失降至最低程度。国外有关研究表明，该方法不但可检测零件表面的缺陷，而且可以检测内部达几十毫米深处的缺陷。此外，该方法不需要清理金属表面，探头和零件表面的小范围间万方数据隙变化不影响检测结果，

7、检测速度快，现场应用十分方便。3金属磁记忆检测技术的研究现状金属磁记忆方法自诞生以来，对其机理的解释就成为国内外学术界关注的焦点。国外专家俄罗斯Doubov教授最早提出：磁记忆现象的出现是由于工件载荷作用下在铁磁材料内部形成位错稳定滑移带，高密度的位错积聚部位形成磁畴边界(位错壁垒)，产生自有漏磁场I·l。在机理研究方面。近来国内的文章分别从不同角度解释了磁记忆效应的产生机理。如从电磁学角度出发的电磁感应说，即铁磁性材料垂直于地磁场作用方向的横截面积，在定向应力作用下会发生应变，