基于巴克豪森噪聲的高強鋼快速無損檢測研究.pdf

1、隨著排放標準的日益嚴苛，車身結(jié)構(gòu)輕量化作為實現(xiàn)減排指標的重要手段，被各大汽車企業(yè)日益重視，使用新型輕質(zhì)材料是汽車輕量化的最有效手段。先進高強鋼和熱沖壓高強鋼作為兼顧經(jīng)濟性、安全性和輕量化的兩大材料，是目前使用最廣的兩類汽車車身結(jié)構(gòu)件金屬材料。為了保證汽車結(jié)構(gòu)件的力學性能合格，需要進行現(xiàn)場在線檢測，而目前傳統(tǒng)檢測方法（如金相觀察、硬度計測量）不僅僅對耗時長，而且對零件產(chǎn)生不可逆損傷。為實現(xiàn)對熱沖壓高強鋼汽車結(jié)構(gòu)件力學性能的快速高效檢測以及

2、先進高強鋼的成形強化過程的無損檢測，本文提出了基于巴克豪森噪聲（Magnetic Barkhausen Noise，MBN）的無損檢測方法。
　　巴克豪森噪聲是指鐵磁性材料在交變磁場作用下，其內(nèi)部磁疇以多種形式進行翻轉(zhuǎn)，而在內(nèi)部如位錯、晶界等多種釘扎的阻礙下，磁疇以階躍形式翻轉(zhuǎn)，由檢測裝置捕捉到的電壓信號類似于周期性噪聲。為實現(xiàn)基于巴克豪森噪聲的無損檢測，需要探究材料應力狀態(tài)、微觀組織與MBN信號特征值的關(guān)系，因此本文從宏觀角度探

3、究了MBN信號時域特征值和頻域特征值與材料變形過程、硬度和微觀組織等方面的變化關(guān)系。
　　根據(jù)巴克豪森噪聲的產(chǎn)生機理及信號特征，開發(fā)了 MBN無損檢測系統(tǒng)。針對MBN信號的包含大量復雜頻率成分和易受多因素影響的特性，提出采用疊加平均降噪和基于AR模型的功率譜密度的計算方法，為信號的時頻分析提供技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文首先對典型先進高強鋼TRIP鋼的拉伸過程進行了MBN信號檢測，對比低碳鋼DC鋼，可明顯發(fā)現(xiàn)TRIP鋼變形彈塑性變形

4、過程中的TRIP效應對MBN信號的影響，為從宏觀上連續(xù)觀察TRIP效應提供了新的電磁無損檢測手段。
　　針對熱沖壓高強鋼的力學性能檢測，對其硬度與MBN信號的時頻特征值進行了研究。研究發(fā)現(xiàn)隨著硬度的增加，MBN信號逐漸減弱，包括反應信號最大脈沖的峰值和平均能量的均方根均減小，低頻對應峰值減小，高頻對應峰值增加，這是本質(zhì)上是磁疇翻轉(zhuǎn)難度增加，巴克豪森效應釋放困難。
　　最后設(shè)計了基于MBN的硬度檢測方法并開發(fā)了可用于生產(chǎn)現(xiàn)場的