[发明专利]一种铁磁性金属构件蠕变损伤的磁致声发射检测方法

说明书

一种铁磁性金属构件蠕变损伤的磁致声发射检测方法，首先，采用对称度为50％的三角波电压信号产生激励磁场，由小到大提高加载电压，直至获得具有梭形包络的磁致声发射信号，记载此时所对应的电压峰峰值；随后，采用对称度为0％或100％的三角波信号以等于或高于所述电压峰峰值的电压信号产生激励磁场，通过提高线圈的磁通势获取具有“T”形包络的磁致声发射信号；再次，计算多个周期内三角波电压直角边对应的磁致声发射信号的峰值电压平均值，将所述平均值作为检测被测铁磁性金属构件应力状态、蠕变或疲劳损伤程度的特征参数。

技术领域

本发明属于材料损伤的无损检测技术领域，具体涉及一种铁磁性金属构件蠕变损伤的磁致声发射检测方法。

背景技术

磁致声发射，Magneto acoustic emission(简称MAE)是指铁磁性金属材料在交变磁场作用下由于磁畴结构发生变化而产生声发射的现象。MAE技术检测原理，参见说明书附图1：在U型电磁轭的线圈两端加载交变电流或电压，线圈产生交变磁场使与磁轭组成磁回路的铁磁性金属构件被反复磁化，由于磁晶各向异性，磁畴壁的不可逆位移、磁畴壁的产生和湮没以及磁畴磁化矢量不可逆转动常引起晶格的不可逆调整，从而产生弹性波即声发射信号；在交变磁场强度由最小值Hmin增大至最大值Hmax或者由Hmax下降至Hmin的过程中，铁磁性金属材料产生一系列相互叠加的声发射信号，形成具有一定包络形状的声发射信号包，称为MAE信号。

当交变磁场强度和频率一定时，MAE信号的特征由铁磁性金属构件的应力状态和微观组织结构状态所决定。参考文献1-3的研究表明，随着材料蠕变损伤程度、疲劳损伤程度及应力水平的增大，MAE信号强度或均方根电压随之单调下降，因此通过采集分析铁磁性金属构件的MAE信号，可实现对构件的蠕变损伤、疲劳损伤和应力状态的分析。

参考文献：

1.侯炳麟，周建平，彭湘，等.磁声发射在钢轨性能无损检测中的应用研究[J].实验力学，1998(1):98-104；

2.HIRASAWA T，SAITO K，CHUJOW N，et al.Nondestructive evaluation of agedmaterials used in nuclear power plant by magneto mechanical acoustic emissiontechnique[C].Tokyo，1999；

3.AUGUSTYNIAK B，CHMIELEWSKI M，PIOTROWSKIL，et al.Comparison ofproperties of magneto acoustic emission and mechanical Barkhausen effects forP91steel after plastic flow and creep[J].Magnetics IEEE Transactionson，2008，44(11)：3273-3276。

MAE信号的强度、信噪比和包络形状除与材料的应力和微观组织结构状态相关外，还由交变磁场的Hmax值和频率所决定。(1)磁场频率一定时，随着Hmax的不断增大，磁畴壁的不可逆移动、磁畴壁的产生和湮灭以及磁畴磁化矢量的不可逆转动等过程逐渐开始并增多，使得材料在Hmax到Hmin(-Hmax)或者由-Hmax到Hmax阶段产生更多的声发射信号，进而使MAE信号的强度和信噪比先逐渐增大，而后趋于稳定；MAE信号包络则由单峰转变为双峰。磁场强度达到一定值后，由材料的饱和磁致回线可知材料的不可逆磁化过程结束，因此，当Hmax达到该值后，其进一步增大，不会激发出更多的声发射信号，MAE信号的强度逐渐饱和，信噪比趋于不变，此时，对于具有双峰包络的信号，其双峰相互重叠为一个峰。(2)当Hmax一定时，随着交变磁场频率的增大，使材料在单位时间内输出的声发射信号增多，进而使MAE信号强度逐渐增大，但是相邻信号之间逐渐发生重叠，导致信噪比下降；由此可知，增大交变磁场强度和频率仅在一定程度上提高MAE信号的强度和信号比。