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一、金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)工作原理和技術(shù)原理分析

對(duì)鐵磁性金屬零件進(jìn)行加工或者是使用 的過(guò)程中，有可能會(huì)由于受到地磁場(chǎng)與載荷的共同作用和影響，在變形及相關(guān)應(yīng)力所聚集的地區(qū)產(chǎn)生磁致伸縮屬性的磁疇組織定向或者是不可進(jìn)行逆轉(zhuǎn)的重新取向等嚴(yán)重問(wèn)題，需要注意的是，這種不可進(jìn)行逆轉(zhuǎn)的磁狀態(tài)是不會(huì)由于載荷的消除或者是其他因素的而改變而消失的，還會(huì)對(duì)最大作用應(yīng)力產(chǎn)生影響[1]，這種現(xiàn)象也叫做磁記憶現(xiàn)象。主要發(fā)生在金屬構(gòu)件表面應(yīng)力集中或微觀缺陷的區(qū)域，也就是通常說(shuō)的磁記憶效應(yīng)。具有鐵磁屬性的金屬零件如果收到磁場(chǎng)環(huán)境以及相關(guān)載荷的影響和作用就會(huì)在很大程度上導(dǎo)致上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，即磁疇組織定向與不可逆取向，這時(shí)鐵磁性構(gòu)件的位置將會(huì)有磁疇的固定點(diǎn)出現(xiàn)，進(jìn)而使得磁極的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致退磁場(chǎng)的形成，這樣可以將該位置的導(dǎo)磁率降到最低，有利于金屬零件的表面產(chǎn)生和形成漏磁場(chǎng)。其強(qiáng)度的法向分量Hpy與切向分量Hpx分別是不同的數(shù)值，Hpy改變符號(hào)且其數(shù)值為零，而Hpx為最大值。同時(shí)這種不可逆的磁狀態(tài)時(shí)不會(huì)隨著其他屬性（如相關(guān)載荷）的消失而消失的，仍然在應(yīng)力集中的區(qū)域保留“記憶”。如下圖所示[2]。

圖1 磁記憶檢測(cè)原理圖

根據(jù)其磁記憶的屬性和原理，相關(guān)專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)儀器由此誕生，其可以對(duì)和金屬零件與其垂直于其表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度分量分布在某一個(gè)方向的基本情況進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄和分析，進(jìn)而判斷出該零件是否存在某方面的問(wèn)題。

二、金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用

目前已經(jīng)有很多檢測(cè)方法能夠有效對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力與評(píng)定設(shè)備的變形狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，比如X光檢測(cè)、超聲波法、磁聲發(fā)射法等等[3]。而該項(xiàng)技術(shù)與這些方法不同的是，它在檢測(cè)金屬零件是其狀態(tài)時(shí)基本平衡且靜止的，因此對(duì)被測(cè)表面不用做任何處理，完全是利用最原始的信息開(kāi)展工作。另外該方法更有利于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)磁測(cè)量以及檢測(cè)儀器的簡(jiǎn)易化與小型化。

實(shí)質(zhì)上該檢測(cè)方法與漏磁檢測(cè)方法有一些共性，都是在相關(guān)金屬零件的表面來(lái)取得有關(guān)磁場(chǎng)作用及相關(guān)的信息和影響。不同的是，該方法獲取的磁化信息相對(duì)來(lái)說(shuō)受地磁場(chǎng)作用比較微弱，因此信息都來(lái)源于構(gòu)件本身，具有“天然”性特點(diǎn)，處于這種狀態(tài)中的金屬構(gòu)件應(yīng)力的分布情況能夠由磁場(chǎng)分布清晰的呈現(xiàn)；但是漏磁檢測(cè)中的強(qiáng)度要比金屬零件表面自然存在的磁強(qiáng)度要相對(duì)較大, 在進(jìn)行人工磁化的過(guò)程中早已覆蓋了零件表面的原始磁信息, 因此，對(duì)金屬零件進(jìn)行漏磁檢測(cè)很難從金屬零件的表面出發(fā)進(jìn)而得到相關(guān)應(yīng)力的基本分布信息，但是其存在著有效強(qiáng)化零件缺陷所在處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，因此其更多的應(yīng)用在檢測(cè)具有某種缺陷的宏觀檢測(cè)工作當(dāng)中。

實(shí)際上，磁記憶檢測(cè)也可以在一定程度上對(duì)相關(guān)缺陷進(jìn)行檢測(cè)，但是只能獲取應(yīng)力變化相對(duì)強(qiáng)烈位置的微觀信息，對(duì)該位置的應(yīng)力集中程度進(jìn)行評(píng)價(jià)從而找出缺陷，所以說(shuō)該方法對(duì)于檢測(cè)人眼難以發(fā)現(xiàn)的微觀缺陷具有很大優(yōu)勢(shì)，在前期診斷更加適用。

應(yīng)力集中一般比缺陷的產(chǎn)生時(shí)間要早一些，這就突出了該項(xiàng)技術(shù)的預(yù)報(bào)功能優(yōu)勢(shì)，能夠在零件失效之前采取有效措施，避免或減少事故的發(fā)生，將損失程度最小化。根據(jù)國(guó)外研究數(shù)據(jù)可以知道, 該項(xiàng)技術(shù)能夠檢測(cè)零件表面缺陷，并且其內(nèi)部至幾十毫米的深處缺陷也都能檢測(cè)。除此之外，它節(jié)省了金屬表面的清理工作，因?yàn)榱慵砻婧吞筋^的細(xì)小變化不會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，另外，它還具有檢測(cè)速度快的特點(diǎn)，十分適用于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

三、金屬磁記憶檢測(cè)研究應(yīng)用分析

該方法從誕生到現(xiàn)在，一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注，尤其是其機(jī)理的解釋和研究更是其中的重中之重。國(guó)外著名學(xué)者Doubov曾表明觀點(diǎn)：由于工作載荷有可能對(duì)鐵磁材料的內(nèi)容產(chǎn)生一定的作用最終造成位錯(cuò)穩(wěn)定滑移帶的產(chǎn)生，進(jìn)而使得位錯(cuò)積聚的高度區(qū)域組成位錯(cuò)壁壘，形成自有漏磁場(chǎng)，從而出現(xiàn)磁記憶現(xiàn)象。

最近幾年國(guó)內(nèi)很多文章對(duì)機(jī)理方面有了新的研究，其從不同的角度和方面解答和闡述了其產(chǎn)生的機(jī)理。以電磁感應(yīng)說(shuō)為例，當(dāng)鐵磁性材料和地磁場(chǎng)產(chǎn)生實(shí)際作用方向的橫截面積呈現(xiàn)出垂直的角度時(shí)，其就會(huì)受到定向應(yīng)力的影響，最終發(fā)生一定的應(yīng)變。所以經(jīng)過(guò)這個(gè)橫截面的磁通量也都會(huì)產(chǎn)生變化，從電磁感應(yīng)定律的角度來(lái)說(shuō)，其橫截面十分有可能形成感應(yīng)電流，進(jìn)而造成感應(yīng)磁場(chǎng)的出現(xiàn)和形成，最終造成相關(guān)工件的磁化。再說(shuō)到能量平衡說(shuō)，也是產(chǎn)生磁記憶效應(yīng)的內(nèi)在原因，主要是由于不均勻的金屬組織結(jié)構(gòu)，不均勻的部位就會(huì)形成位錯(cuò)，這時(shí)對(duì)地磁場(chǎng)環(huán)境施加應(yīng)力就會(huì)產(chǎn)生滑移運(yùn)動(dòng)，最終導(dǎo)致位錯(cuò)增殖存在的應(yīng)力能強(qiáng)度相對(duì)較大。而能量平衡又會(huì)在很大程度上導(dǎo)致鐵磁零件的內(nèi)部出現(xiàn)不可進(jìn)行逆轉(zhuǎn)的重新取向排列的磁疇疇壁，另外在加上金屬內(nèi)部普遍存在的內(nèi)耗效應(yīng)，因此在動(dòng)載荷消除以后，其也能夠在應(yīng)力所集中的區(qū)域停留。為了對(duì)應(yīng)力能進(jìn)行抵消，也會(huì)在一定程度上對(duì)其重新排列進(jìn)行保留，同時(shí)也會(huì)在應(yīng)力聚集的部分形成一種疑似某種缺陷存在的漏磁場(chǎng)分布。

在其應(yīng)用研究方面，例如大慶石油學(xué)院展開(kāi)了一系列的研究和分析，如爆破實(shí)驗(yàn)后的破裂管件等檢測(cè)研究，根據(jù)已有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)的找到缺陷，這也充分說(shuō)明了該方法的有效性。再如中國(guó)科學(xué)院及其他科研單位也進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，如通過(guò)對(duì)地球磁場(chǎng)的充分利用來(lái)檢測(cè)鋼球或其他金屬零件表面是否存在缺陷的可行性等，都證明了地磁場(chǎng)對(duì)鋼球進(jìn)行磁化后，能夠從專(zhuān)用的傳感器或其他設(shè)備中獲得有效的信息和數(shù)據(jù)，進(jìn)而檢測(cè)出鋼球表面或其他金屬零件表面是否存在缺陷，其在軸承檢測(cè)中得到了很好的應(yīng)用。

成功研制敏感器件能夠更好的實(shí)現(xiàn)磁記憶檢測(cè)的全面持續(xù)發(fā)展。目前來(lái)說(shuō)，全球第一臺(tái)專(zhuān)門(mén)用于檢測(cè)磁記憶的傳感器是由俄羅斯的動(dòng)力診斷公司開(kāi)發(fā)制造出來(lái)的，自此之后，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始研制磁記憶傳感器。而目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)所研發(fā)和制造的用于檢測(cè)磁記憶的傳感器大多都是運(yùn)用了磁敏電阻、磁敏線(xiàn)圈和慈敏線(xiàn)圈以及傳感器等。其中的磁敏傳感器是整套檢測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心，關(guān)關(guān)乎到了該項(xiàng)技術(shù)是否可以得到有效且充分的利用。因此，我們也可以說(shuō)加大對(duì)磁敏傳感器以及其他傳感器的研發(fā)力度，對(duì)于促進(jìn)磁記憶檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展來(lái)說(shuō)有著十分重大的促進(jìn)作用。

但是，從目前的情況來(lái)看，金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)仍舊存在著讓人無(wú)法忽視的一些問(wèn)題，例如對(duì)缺陷和危險(xiǎn)的判斷標(biāo)準(zhǔn)不明確、機(jī)理模糊等等，要想從真正意義上解決這些問(wèn)題，就必須要從其技術(shù)原理和檢測(cè)方法出發(fā)對(duì)其進(jìn)行解決。

四、實(shí)現(xiàn)金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)進(jìn)一步完善和發(fā)展的建議和措施

一方面，該項(xiàng)技術(shù)涵蓋了諸多方面的學(xué)科，例如磁性物理學(xué)、金屬材料學(xué)、斷裂力學(xué)、磁彈性理論等等，而且其發(fā)展至今仍舊沒(méi)有形成較完整嚴(yán)密的理論體系。雖然學(xué)術(shù)界和科學(xué)領(lǐng)域有一部分相關(guān)的文獻(xiàn)和資料，但是系統(tǒng)性和理論性相對(duì)較差，仍舊需要進(jìn)步加強(qiáng)對(duì)其機(jī)理和原理的研究和分析工作。

另一方面，其與漏磁檢測(cè)一樣, 以漏磁場(chǎng)效應(yīng)為核心的磁記憶效應(yīng)也應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行定量化處理和分析，以便相關(guān)檢測(cè)工作的標(biāo)準(zhǔn)化和有效化開(kāi)展。因?yàn)榇庞洃浶?yīng)的定量化研究還不盡如人意。其中，最主要的就是磁記憶檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)的定量化程度相對(duì)較低，缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)和判斷。只有系統(tǒng)的定量化研究，能夠更好的解決無(wú)損檢測(cè)技術(shù)中缺陷的定量檢測(cè)存在的問(wèn)題。