基于疲勞累積損傷的磁記憶效應及工程應用研究.pdf

1、本研究來源于國家“十一·五”科技支撐計劃課題的子課題，圍繞“高周疲勞過程中的磁記憶信號特征”的核心問題，采用金屬磁記憶檢測方法進行三種常用鐵磁性金屬材料(Q235、16MnR和20g)靜載拉伸和高周疲勞過程中的磁記憶信號及微觀金相特征的研究，對金屬磁記憶檢測方法的實際工程應用提供了基礎的實驗依據。本文涉及兩個關鍵性問題：一是靜載拉伸過程中金屬磁記憶信號隨塑性變形程度的變化規(guī)律、宏觀磁記憶信號與微觀金相組織變化的對應關系問題；另一問題是高

2、周疲勞過程中金屬磁記憶信號隨疲勞周次及微觀缺陷產生的變化規(guī)律、磁信號與微觀缺陷的對應關系問題。目前對于金屬磁記憶檢測方法的機理、疲勞過程中的磁信號分布規(guī)律以及宏觀磁記憶信號與微觀金相組織變化的對應關系的研究還很不完善。針對這兩個問題，本文做了靜載拉伸及高周疲勞兩個方面的基礎性研究。 本研究圍繞高周疲勞以及靜載拉伸過程中金屬材料磁記憶信號特征的變化，力求從宏觀、微觀兩個層面上得到磁信號變化與拉伸和疲勞過程的對應關系。結果表明：①金

3、屬材料表征的磁場強度隨著試樣變形不均勻而產生不均勻的變化，與測量環(huán)境中的磁場基本無關，與疲勞及反復加卸載無關。②材料出現(xiàn)應力集中早期缺陷時，磁場強度Hp發(fā)生下凹變化，磁場強度導數(shù)dHp/dx呈現(xiàn)較大升高，不同材料存在不同的臨界極限值導數(shù)值。③疲勞過程的宏觀磁記憶與微觀金相研究結果表明，dHp/dx在極限狀態(tài)時，試樣表面金相組織正常，超過此極限短期內(疲勞3000-4000周)dHp/dx突增，在微觀上則見到大量組織浮凸、晶界錯動等明顯缺

4、陷。此成果表明了磁記憶檢測信號對材料應力集中及早期缺陷診斷的特殊功效。④斷裂與磁場強度導數(shù)dHp/dx有關，與磁場過0點(Hp=0)無關。⑤焊接結構不影響材料磁場強度分布規(guī)律。 本文在實驗室研究的基礎上，進行了多個工程的磁記憶檢測評價，通過對燕山石化煉油廠儲油罐、珠海電廠3＃電站鍋爐等典型實例進行現(xiàn)場磁記憶檢測及對大量數(shù)據進行分析，更好了驗證了金屬磁記憶方法用于工程實際的合理性及可行性。本研究成果進一步證明了磁記憶信號對疲勞早期