[发明专利]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

说明书

本发明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，具体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。

本发明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，本发明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）。

本发明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，本发明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：-