磁場對鐵磁試件力磁耦合關(guān)系的影響研究

祖瑞麗，任尚坤，段振霞，趙珍燕

（南昌航空大學(xué) 無損檢測技術(shù)教育部重點實驗室，江西 南昌 330063)

磁場對鐵磁試件力磁耦合關(guān)系的影響研究

祖瑞麗，任尚坤，段振霞，趙珍燕

（南昌航空大學(xué) 無損檢測技術(shù)教育部重點實驗室，江西 南昌 330063)

為研究磁場對鐵磁試件力磁信號分布規(guī)律的影響，對不同附加環(huán)境磁場下的45#鋼試件進行靜載拉伸試驗，檢測試件表面的磁記憶信號B的大小，并對試件在不同附加環(huán)境磁場下的力磁耦合關(guān)系進行分析討論。試驗結(jié)果表明：在磁場環(huán)境作用下B隨應(yīng)力增大而增大，在屈服點附近達到最大值，此后各點B值基本保持穩(wěn)定；附加環(huán)境磁場并未改變力磁信號的變化規(guī)律，但可增加磁記憶信號的大小數(shù)值，且磁化狀態(tài)變化量D隨著附加環(huán)境磁場的增大而增大，當H為240A/m時達到最大，隨后開始減小；在塑性變形階段，力磁信號表現(xiàn)為先減小后增大的磁化反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。故附加環(huán)境磁場不影響金屬磁記憶技術(shù)的定性評價，但影響定量評價，因此可用磁記憶檢測技術(shù)來判斷鐵磁試件的力磁耦合特征，對金屬磁記憶定量檢測的進一步研究具有重要意義。

無損檢測；附加環(huán)境磁場；力磁耦合關(guān)系；磁化狀態(tài)變化量；定量檢測

0 引 言

金屬磁記憶檢測技術(shù)是利用鐵磁材料的力磁效應(yīng)，對鐵磁試件上以應(yīng)力集中為特征的危險區(qū)域的自發(fā)漏磁場進行分析[1-2]，進而通過對受載試件的損傷程度進行早期診斷并可靠評價，預(yù)防災(zāi)難事故的發(fā)生，是一種新型且綠色環(huán)保的無損檢測技術(shù)[3-4]，具有傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)無可比擬的優(yōu)點。金屬磁記憶效應(yīng)的實質(zhì)是鐵磁性構(gòu)件在弱磁場（地磁場)下的力磁耦合效應(yīng)，屬于弱磁場信號[5]，容易受人為因素（在線或離線檢測、提離高度)和外界磁場環(huán)境的干擾，因此只有確定各個因素對磁記憶信號的影響，并有效排除各種因素的干擾，才能利用磁記憶信號來評價應(yīng)力集中區(qū)的損傷程度，提出有效的判據(jù)和評價參數(shù)，并對鐵磁構(gòu)件所處的應(yīng)力狀態(tài)和變形階段進行綜合分析[6-8]，以便在構(gòu)件被破壞或存在潛在性危險之前實現(xiàn)早期診斷。

自磁記憶檢測技術(shù)興起以來，國內(nèi)外很多專家學(xué)者都對該項檢測技術(shù)做了大量的理論研究和儀器開發(fā)，并取得了卓越的貢獻[9-10]。JILES[11-12]通過對力磁效應(yīng)的深入研究，定義了磁機械效應(yīng)，提出了無磁滯磁化過程的接近定律，建立了著名的J-A模型；常福清等[13]從最小能量原理出發(fā)，采用拉格朗日乘法推導(dǎo)出了應(yīng)力-磁化率關(guān)系表達式；冷建成[14-15]通過對力磁信號的研究得出磁記憶信號與工作應(yīng)力之間具有相關(guān)性，但應(yīng)力與磁場的關(guān)系尚不明確。北京理工大學(xué)的邱忠超[16]、張衛(wèi)民等[17]通過對不同弱磁環(huán)境下的Q235平板試件進行靜拉伸試驗探討了試件在弱磁激勵下磁場梯度K與應(yīng)力之間的相關(guān)性；鐘力強等[18]對磁記憶信號的存在及測量與環(huán)境磁場的關(guān)系進行了研究；任尚坤等[19]通過對鐵磁試件的力磁效應(yīng)分析得出環(huán)境磁場對力磁效應(yīng)的關(guān)系規(guī)律具有明確影響，并提出了應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)模型，但并未對外界磁環(huán)境對力磁耦合信號影響進行具體分析。目前針對磁記憶檢測技術(shù)的研究，從基礎(chǔ)理論和應(yīng)用角度上還存在著許多問題[20]：1)地磁場的存在是否是引起鐵磁性試件應(yīng)力集中的必要條件[19]；2)外界磁場環(huán)境對磁記憶信號有何具體影響；3)磁記憶檢測如何對被檢測對象的損傷情況進行定量評價[4]。

本文針對問題2)，對磁場對試件力磁耦合關(guān)系等問題進行研究和討論，以普通鐵磁材料45#鋼為研究對象，并對不同附加環(huán)境磁場下的45#鋼試件進行靜載拉伸試驗，通過分析試驗結(jié)果，討論了外界附加環(huán)境磁場對鐵磁試件力磁耦合關(guān)系的影響分析，對磁記憶定量檢測的進一步研究提供參考，并為金屬磁記憶實踐與工程應(yīng)用檢測提供重要依據(jù)。

1 試驗方案

1.1 試驗材料及設(shè)備

本試驗材料選用45#鋼，具有較高的強度和較好的切削加工性，屬于常用的中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。材料的化學(xué)成分如表1所示。為確保試驗結(jié)果的準確性，本次試驗共制作了13根尺寸完全一樣的45#鋼圓棒，分別編號為 1#，2#，…，13#，結(jié)構(gòu)尺寸如圖 1 所示，試件的長度120 mm，直徑10 mm，對加工后的試件進行去應(yīng)力退火處理，用以消除試件內(nèi)的殘余應(yīng)力。

表1 45#鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)） %

圖1 45#鋼圓棒結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位：mm)

圖2 螺線管實物圖

圖3 螺線管軸線上的磁場分布

圖4 螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強度與電流的關(guān)系

以螺線管電流磁場提供外加磁場，如圖2所示，螺線管直徑13 mm，漆包線絲徑0.67 mm，在塑料管上繞漆包線3層，每層160匝，螺線管長度120mm，得到單位長度內(nèi)匝數(shù)為4 000。對螺線管通直流電60 mA，圖3為螺線管軸線上的磁場分布，縱坐標B為磁感應(yīng)強度，L為軸線上的位移。從圖中可以看出，在20mm≤L≤100mm范圍內(nèi)，B基本不變，所以L在[20，100]范圍內(nèi)時，該螺線管所產(chǎn)生的磁場基本為勻強磁場。圖4為螺線管中心位置的磁感應(yīng)強度B與電流I的關(guān)系，可以看出B與I基本呈線性關(guān)系，可擬合為直線B=0.312 3+0.049 6I，B隨I的增大而線性增大。當I=0mA時，B=0.3123×10-4T，即是螺線管內(nèi)地磁場環(huán)境下的磁感應(yīng)強度。

試驗設(shè)備：WDW-100型電子拉伸試驗機，其主要參數(shù)：最大試驗力100kN，測力示值誤差±（0.5%～1%)，加載速率0.3mm/min。LakeShore421型弱磁場測量儀（美國LakeShore公司)的測量范圍為0.001Gs～300kGs（1Gs=10-4T)、測量誤差±0.2%、分辨率 4%。

1.2 試驗方法

首先將編號為13#的試件在室溫下進行靜載拉伸，測定試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線，可得屈服強度為510MPa，抗拉強度為640MPa。在彈性階段采用5kN的加載梯度進行加載試驗記錄，在塑性階段采用2kN的加載梯度進行加載試驗。

對試件 1#和 2#、3#和 4#、5#和 6#、7#和 8#、9#和10#，分別套上螺線管（南北放置)，使其產(chǎn)生-60 A/m豎直向上的磁場，80，160，240，320 A/m 豎直向下的磁場以及不加外磁場的試件11#和12#（地磁場)，將試件豎直放置在拉伸試驗機上進行靜載拉伸試驗，所用的加載速率為0.2mm/min。試驗每加載到固定載荷時，卸載后取下工件，以東西方向放置在遠離鐵磁性物體的水平臺上，用弱磁場測量儀測量13個固定點處法向漏磁場值大小。測定后將試件重新放置在試驗機上加載更高預(yù)定載荷，重復(fù)以上操作，直至工件斷裂。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 環(huán)境磁場下的磁記憶信號

環(huán)境磁場包括地磁場和拉伸機夾具磁場，將環(huán)境磁場下的試件11#和12#在室溫下進行靜載拉伸試驗，實驗數(shù)據(jù)如圖5所示。在彈性階段，當拉應(yīng)力σ＜510 MPa時，隨著σ的不斷增大，各點的磁記憶信號逐漸增大。在應(yīng)力作用的初始階段，磁記憶信號隨應(yīng)力的變化較大，且隨應(yīng)力的進一步增加，磁記憶信號的變化率逐步減小，第1點和第13點的漏磁場之差達 ΔBmax=3.57×10-4T。 當 σ＞510MPa時，即在塑性階段，各點的磁記憶信號趨于穩(wěn)定，ΔBmax=3.708×10-4T。在屈服點附近至抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差最小可達到ΔBmin=3.513×10-4T，在抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差為ΔB=3.051×10-4T。

圖5 環(huán)境磁場下的力磁關(guān)系曲線

2.2 附加環(huán)境磁場對磁記憶信號的影響

分別將不同附加環(huán)境磁場下的試件1#和2#、3#和 4#、5#和 6#、7#和 8#、9#和 10#，在室溫下進行靜載拉伸試驗。 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，試件 1#、3#、5#、7#、9#上各個點的力磁關(guān)系曲線，分別如圖 6（a)、圖 6（b)、圖 6（c)、圖 6（d)、圖 6（e)所示，分別對應(yīng) H 為-60 A/m（豎直向上)、80，160，240，320A/m（豎直向下)的附加環(huán)境磁場。從圖中可以看出，附加環(huán)境磁場并未改變試件力磁關(guān)系的曲線變化趨勢，與環(huán)境磁場下的力磁關(guān)系的曲線變化趨勢一致，但隨著附加環(huán)境磁場的不斷增大，試件各個點的整體變化趨勢增大，即隨著應(yīng)力的增大，磁記憶信號逐漸增大?？梢?，附加環(huán)境磁場可使磁記憶信號增大。

圖6 不同附加環(huán)境磁場下的力磁關(guān)系曲線

1)如圖6（a)表示附加環(huán)境磁場為60A/m（豎直向上)的試件上各個點的力磁關(guān)系曲線，各個點的力磁關(guān)系的變化趨勢與環(huán)境磁場作用下的試件（圖5)基本保持一致。在彈性階段，當σ為446MPa時，磁記憶信號的幅值達到最大，ΔBmax=7.90×10-4T，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的2.2倍，但磁記憶信號最大值出現(xiàn)在屈服強度的0.87倍處，此后磁記憶信號逐漸降低。在塑性變形階段，磁記憶信號基本保持穩(wěn)定，但磁記憶信號值ΔBmax=5.806×10-4T，大約為最大值的73%。在屈服點附近至抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差最小可達到ΔBmin=5.391×10-4T，在抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差為 ΔB=5.479×10-4T。

2)如圖6（b)中80 A/m（豎直向下)附加環(huán)境磁場下的各個點的力磁關(guān)系曲線所示，隨著拉應(yīng)力的增大，各個點的磁記憶信號逐漸增大。在彈性階段，當σ為446 MPa時，磁記憶信號的幅值達到最大，ΔBmax=8.2×10-4T，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的2.3倍，且磁記憶信號最大值出現(xiàn)在屈服強度的0.87倍處，此后磁記憶信號逐漸降低。在塑性變形階段，當σ從510 MPa增加到586 MPa時，從ΔBmax=7.484×10-4T 迅速減小到 0.052×10-4T，拐點出現(xiàn)在屈服強度的1.15倍處，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的0.015倍，但當σ繼續(xù)增加到640MPa時，ΔBmax反向增大，此時 ΔBmax=3.286×10-4T，大約為最大值的40%；在屈服點附近至抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差最小可達到ΔBmin=0.052×10-4T，在抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差為 ΔB=3.286×10-4T。

3)如圖6（c)中160A/m（豎直向下)附加環(huán)境磁場下的各個點的力磁關(guān)系曲線所示，各個點的力磁關(guān)系的變化趨勢與圖5保持一致，在彈性階段，當σ為446 MPa時，磁記憶信號的幅值達到最大，ΔBmax=18.04×10-4T，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的5.05倍，且磁記憶信號最大值出現(xiàn)在屈服強度的0.87倍處，此后磁記憶信號趨于穩(wěn)定。在塑性變形階段，磁記憶信號基本保持穩(wěn)定，但信號值ΔBmax=12.804×10-4T，大約為最大值的71%。在屈服點附近至抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差最小可達到ΔBmin=11.778×10-4T，在抗拉強度處，第 1點和第13點的漏磁場之差為ΔB=11.347×10-4T。

4)如圖6（d)中240A/m（豎直向下)附加環(huán)境磁場下的各個點的力磁關(guān)系曲線所示，在彈性階段，當σ為382MPa時，磁記憶信號的幅值達到最大，ΔBmax=27.74×10-4T，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的7.77倍，且磁記憶信號最大值出現(xiàn)在屈服強度的0.75 倍處，且當 510MPa＞σ＞382MPa時，磁記憶信號在σ為446MPa時，即屈服強度的0.87倍處出現(xiàn)了拐點，拐點處ΔBmax=14.378×10-4T，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的4倍，此后磁記憶信號又逐漸增大。在塑性變形階段，磁記憶信號基本保持穩(wěn)定，但信號值ΔBmax=25.234×10-4T，大約為最大值的91%。在屈服點附近至抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差最小可達到ΔBmin=14.378×10-4T，在抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差為ΔB=23.863×10-4T。

5)如圖6（e)中320A/m（豎直向下)附加環(huán)境磁場下的各個點的力磁關(guān)系曲線所示，在彈性階段，當σ為446MPa時，磁記憶信號的幅值達到最大，ΔBmax=26.7×10-4T，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的7.48倍，且磁記憶信號最大值出現(xiàn)在屈服強度的0.87倍處，此后磁記憶信號趨于穩(wěn)定。在塑性變形階段，當σ從510MPa增加到561MPa時，ΔBmax迅速減小，從 27.141×10-4T 迅速減小到 8.217×10-4T，拐點出現(xiàn)在屈服強度的1.1倍處，是環(huán)境磁場作用下磁記憶信號最大幅值的2.3倍，但當σ繼續(xù)增大到586MPa時，ΔBmax又反向增大，此時 ΔBmax=20.132×10-4T，大約為最大值的75%。在屈服點附近至抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差最小可達到ΔBmin=8.217×10-4T，在抗拉強度處，第1點和第13點的漏磁場之差為 ΔB=17.136×10-4T。

由以上分析可知，附加環(huán)境磁場可降低材料的屈服強度，即使屈服點前移，但附加環(huán)境磁場的大小并未改變屈服強度的大小。從微觀角度看，由位錯萌生與增殖過程分析可知，是在非磁性摻雜引起的孔洞造成的釘扎作用影響下，晶體斷裂原本依附的晶格點而移動到臨近的晶格點重新連接，最終晶格整體在某一晶格面出現(xiàn)階梯，這種不穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)必然決定了整體的不穩(wěn)定性[21]；從宏觀角度看，金屬鐵磁性材料內(nèi)部晶格的變化作為微觀缺陷往往在載荷作用下更易出現(xiàn)疲勞損傷甚至斷裂的現(xiàn)象，即屈服強度降低。晶格的階梯變化拉長了滑移晶面上各個晶體之間的間距，因此，材料更易進入塑性變形階段，因此位錯的形成會影響鐵磁性材料的屈服強度。

現(xiàn)定義最大磁化狀態(tài)變化量Dmax=ΔBmax，由于試件材料的不均勻性，故取屈服點附近（446～535MPa)的最小磁化狀態(tài)變化量Dmin=ΔBmin，抗拉強度處的磁化狀態(tài)變化量為D，圖7為磁化狀態(tài)變化量D與環(huán)境磁場H的關(guān)系：

圖7 磁化狀態(tài)變化量D與環(huán)境磁場H的關(guān)系

在圖 7（a)中，當 H＜0A/m 時，Dmax反向增大，當0A/m＜H＜240A/m 時，Dmax逐漸增大，但當 H＞240A/m時，Dmax則逐漸減小。在圖7（b)中，隨著附加磁場的增大，屈服點附近Dmin變化雖極不穩(wěn)定，但變化趨勢與Dmax大致相同；在圖7（c)中，抗拉強度處的磁化狀態(tài)變化量D規(guī)律與Dmax近似相同。故由此可進一步得知，磁化狀態(tài)變化量隨著附加磁場的增大而增大，當H=240A/m時，其磁化狀態(tài)變化量達到最大，隨后開始逐漸減小。

2.3 討論確定點處的力磁關(guān)系變化

為進一步分析某一確定點處的力磁耦合關(guān)系，現(xiàn)單獨討論試件上第11個點的不同附加環(huán)境磁場下彈性階段的力磁變化關(guān)系。為保證試驗結(jié)果的一致性，現(xiàn)僅討論σ＜382MPa時的力磁關(guān)系變化，如圖8所示。

圖8 第11個點不同附加環(huán)境磁場下彈性階段力磁變化關(guān)系

如圖所示，當H為-60A/m的附加環(huán)境磁場和原始環(huán)境磁場下時，隨拉應(yīng)力的增大，B在負方向上不斷增大；當附加環(huán)境磁場H=80 A/m、H=160 A/m、H=240A/m和H=320 A/m時，隨拉應(yīng)力σ的增大，B在正方向上不斷增大。但在相同拉應(yīng)力作用下，當H＜240A/m時，隨H的增大，B不斷增大，且當H=240A/m時，B為最大值，當H＞240A/m，隨H的增大，B反而減小；故在相同附加環(huán)境磁場作用下，隨拉應(yīng)力σ的增大，B值（不考慮方向)不斷增大。

圖9為圖8中第11個點彈性階段力磁耦合關(guān)系擬合直線的斜率K與環(huán)境磁場的關(guān)系，由此圖可更直觀地反映此規(guī)律，當H＜240A/m時，K隨環(huán)境磁場的變化趨勢近似為一條直線，將其擬合成一條直線，如圖10所示，擬合直線公式為K=aH+b，此等式中的a和b都是與試件的材料、所加拉應(yīng)力和附加環(huán)境磁場有關(guān)的系數(shù)，a和b會隨它們改變而改變，在本次試驗中，a=9.7875×10-5，b=-0.00121。

3 結(jié)束語

1)在應(yīng)力作用的初始階段，磁記憶信號隨應(yīng)力的變化較大；隨應(yīng)力的進一步增加，磁記憶信號的變化率逐步減小，在屈服點附近達到最大值。進入塑性階段，各點的磁記憶信號基本保持穩(wěn)定。

圖9 彈性階段斜率與環(huán)境磁場的變化關(guān)系

圖10 彈性階段斜率與環(huán)境磁場的擬合直線

2)附加環(huán)境磁場不會改變力磁信號的變化規(guī)律，但可增加磁記憶信號的大小數(shù)值，且磁化狀態(tài)變化量D隨著附加環(huán)境磁場的增大而增大，當H為240A/m時，D達到最大，隨后D開始減小。故附加環(huán)境磁場不影響金屬磁記憶技術(shù)的定性評價，但影響定量評價，對金屬磁記憶檢測定量檢測的進一步研究具有重要意義。

3)彈性變形階段，在拉應(yīng)力σ作用下，所有點的力磁變化趨勢整體呈“張開”的趨勢，相同附加環(huán)境磁場作用下，隨σ的增大，B值（不考慮方向)不斷增大，且基本成線性關(guān)系；但在塑性變形階段，力磁信號表現(xiàn)為先減小后增大的磁化反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。故用金屬磁記憶檢測技術(shù)可以有效地判斷磁場對力磁效應(yīng)的影響。

[1]WILSON J W， TIAN G Y， BARRANS S.Residual magnetic field sensing for stress measurement[J].Sensors&Actuators A Physical，2007，135（2)：381-387.

[2]YANG E，LI L M，CHEN X.Magnetic field aberration induced by cycle stress[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2007，312（1)：72-77.

[3]任吉林，王東升，宋凱，等.應(yīng)力狀態(tài)對磁記憶信號的影響[J].航空學(xué)報，2007，28（3)：724-728.

[4]任吉林，劉海朝，宋凱.金屬磁記憶檢測技術(shù)的興起與發(fā)展[J].無損檢測，2016，38（11)：7-15.

[5]LENG J C， XING H Y， ZHOU G Q， et al.Dipole modellingof metalmagneticmemoryfor V-notched plates[J].Insight：Non-Destructive Testing and Condition Monitoring，2013，55（9)：498-503.

[6]LIORZOU F， PHELPS B， ATHRETON D L.Macroscopic models of magnetization[J].IEEE Transactions on Magnetics，2000，36（2)：418-428.

[7]LI C， DONG L， WANG H， et al.Metal magnetic memory technique used to predict the fatigue crack propagation behavior of 0.45%C steel[J].Journal of Magnetism&Magnetic Materials，2016（405)：150-157.

[8]KOLOKOLNIKOV E， DUBOV A， STEKLOV O.Assessment of welded joints stress-strain state inhomogeneity before and after post weld heat treatment based on the metal magnetic memory method[J].Welding in the World，2016，60（4)：1-8.

[9]DUBOV A A，KOLOKOLNIKOV M S.Assessment of the material state of oil and gas pipelines based on the metal magnetic memory method[J].Welding in the World，2012，56（3-4)：11-19.

[10]DUBOV A A.Principle features of metal magnetic memory method and inspection toolsascompared to known magnetic NDT methods[C]∥World Conference on Nondestructive Testing，2006：1034-1037.

[11]JILES D C，LI L.A new approach to modeling the magneto-mechanical effect[J].Journal of Applied Physics，2004，95（11)：7085-7060.

[12]JILES D C.Theory of the magnetomechanical effect[J].JournalofPhysicsD Applied Physics，1995，28 （8)：1537-1546.

[13]常福清，劉東旭，劉峰.鐵磁材料應(yīng)力-磁化性能的相關(guān)性[J].燕山大學(xué)學(xué)報，2011，35（3)：277-282.

[14]冷建成.基于磁記憶技術(shù)的鐵磁性材料早期損傷診斷方法研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012.

[15]冷建成，徐敏強，邢海燕.鐵磁構(gòu)件磁記憶檢測技術(shù)的研究進展[J].材料工程，2010（11)：88-93.

[16]邱忠超，張衛(wèi)民，果艷，等.弱磁激勵下Q235鋼的磁記憶檢測[J].無損檢測，2014，36（11)：6-10.

[17]張衛(wèi)民，邱忠超，袁俊杰，等.關(guān)于利用金屬磁記憶方法進行應(yīng)力定量化評價問題的討論[J].機械工程學(xué)報，2015，51（8)：9-13.

[18]鐘力強，李路明.檢測環(huán)境磁場對磁記憶方法評價應(yīng)力集中的影響[C]∥第四屆十三省區(qū)市機械工程學(xué)會科技論壇暨2008海南機械科技論壇，2009.

[19]任尚坤，楊雅玲，林天華，等.環(huán)境磁場對20鋼應(yīng)力-磁效應(yīng)的影響[J].理化檢驗（物理分冊)，2008（8)：401-404.

[20]王正道，姚凱，沈愷，等.金屬磁記憶檢測技術(shù)研究進展及若干討論[J].實驗力學(xué)，2012，27（2)：129-139.

[21]李喆.外界磁場對鐵磁性材料金屬磁記憶檢測影響的研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2015.

Study on the influence of magnetic field on force-magnetic coupling relationship of ferromagnetic specimen

ZU Ruili， REN Shangkun， DUAN Zhenxia， ZHAO Zhenyan
（Key Laboratory of Nondestructive Testing of Ministry of Education，Nanchang Hangkong University，Nanchang 330063，China)

In order to study the effect of magnetic field on the distribution law of force-magnetic signal in ferromagnetic specimen，static tensile test is carried out on 45#steel specimens under different additional environmental conditions to examine the size of the magnetic memory signal on the surface of the test specimen and analyze and discuss the force-magnetic coupling relationship of the specimen under different additional magnetic fields.The results show that，under the action of magnetic field，the magnetic memory signal B increases with the increase of stress， it reaches the maximum value near the yield point， and then the magnetic memory signal B is basically stable.The additional environmental magnetic field does not change the variation law of the force-magnetic signal，but it can increase the magnitude of the magnetic memory signal，and the change of the magnetization state D increases with the increase of the additional environmental magnetic field.It reaches the maximum value when H is 240A/m，and then begins to decrease.In the plastic deformation stage，the force-magnetic signal shows the magnetization reversal phenomenon that it decreases first and then increases.So the additional environmental magnetic field does not affect the qualitative evaluation of metal magnetic memory technology，but affects the quantitative evaluation.Therefore，magnetic memory detection technology can be used to judge the force-magnetic coupling characteristics of ferromagnetic specimen，which is of great significance for the further study of quantitative detection of metal magnetic memory.

nondestructive testing； additional environmental magnetic field； force-magnetic coupling relationship； magnetic state change； quantitative detection

A

1674-5124（2017）10-0127-07

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.10.025

2017-03-20；

2017-04-28

國家自然科學(xué)基金（51261023)

祖瑞麗（1993-)，女，河南商丘市人，碩士研究生，專業(yè)方向為金屬磁記憶檢測。

（編輯：劉楊）