Page 80 - 无损检测2024年第七期

周 军，等：

多电磁方法检测方向对带钢力学性能预测影响的分析

者的关注，其主要包括切向磁场谐波分析、巴克豪森 励一般沿材料的一个固定方向，用该方向的检测信
噪声检测 、增量磁导率检测 和多频涡流检测 等， 息来预测材料的力学性能，在具体试验中也能取得
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其是一种通过材料内部微观组织结构 和磁畴 相 不错的试验效果，但不同磁化方向对检测结果的影
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互作用而形成的微观电磁现象，来表征铁磁性材料 响尚未有明确的结论。文章探究当材料某一固定方
内部微观结构磁特性的无损检测技术，其为建立材 向的力学性能确定的情况下，不同检测方向对力学
料微观组织结构与宏观性能之间的关系提供了一种 性能预测精度的影响。
途径。即，通过对多种电磁方法电磁特征的检测和
1 试验原理
分析，可以间接地反映出材料的力学性能，为解决目
前铁磁性材料力学性能的评估提供了一种方法。 1.1 检测技术及原理
为了建立一种多电磁融合的无损检测技术；以 材料成形后，微观组织结构、磁畴模型与其自身
用于评估铁磁性材料的力学性能，国内外有大量机 宏观力学性能、宏观微磁特性，存在复杂的物理关
构和学者进行了相关研究。来自德国IZFP研制的 系，微磁检测机理示意如图1所示。
3MA技术 结合了多种电磁检测方法，将得到的电 由图1可知，材料微观组织结构参数（位错、组
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磁参数通过逐步回归方法对材料的力学性能(屈服 成成分、相界、析出相），不仅与材料力学性能（屈服
强度、抗拉强度和应力等)进行建模预测，该方法具 强度、抗拉强度、断裂延伸率等）存在相互关系，还
有较高的预测精度。何存富等 针对钢板表面硬度 可与电磁特征之间建立映射；另一方面，材料的宏观
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测量，提出了基于一元、多元和 BP 神经网络模型 电磁特性受微观组织结构直接影响，还受当前状态
的巴克豪森检测方法。赵垒 提出了一种基于改进 下外应力对材料本身磁畴和磁畴运动模型的影响。
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M5-主成分模型树的力学性能预测模型，提高了力 材料宏观性能和电磁特性能够反映材料的微观组织
学性能评估平台的可靠性和准确性。以上研究均通 特性和当前的状态。在无法完全对材料微观结构参
过单一检测方向来评估力学性能，国内外目前还未 数、宏观力学性能、微磁特性间的物理关系进行系统
见检测方向对力学性能预测评估的相关研究报道。 理论解释的情况下，以材料微观结构参数为桥梁，引
实际工程中受冷热加工工艺等因素影响，铁磁 入数学模型，以微磁参数为输入，以宏观力学性能为
性材料内部晶体通常具有因择优取向而呈现出的宏 输出，实现单一目标参数的分离。
观上的磁各向异性 [10] 。取向硅钢、冷轧薄铁板等都 铁磁性材料的磁化周期，可以表述为：对铁磁性
具有明显的织构，材料各向所测得的磁特性并不统 材料施加交变磁场激励，由零磁场激励到正饱和，再
一。传统意义上得到的材料力学性能，一般是材料 回到零磁场激励，再逐渐增加到负饱和，再回到零
某一方向上的力学性能，传统多参数的电磁检测激 磁场激励。在整个重复磁化周期中，不同组织结构

图 1 微磁检测机理示意
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2024 年 第 46 卷 第 7 期
无损检测