金属磁记忆检测技术研究进展综述
16MnR钢在高周疲劳试验过程中的金属磁记忆信号特征的研究
第17届世界无损检测会议，中国，上海，2008年10月25—28日16MnR钢在高周疲劳试验过程中的金属磁记忆信号特征的研究李济民，张亦良，沈功田机械与电子工程学院，北京工业大学，北京100124，中国；中国特种设备检测研究院，北京100013，中国摘要：疲劳破坏是一个损伤累积的缓慢过程，由于没有明显的宏观塑性变形，所以对承受交变载荷的构件进行安全性能评估时变得困难。
尽管现在有许多有效的无损检测方法，但被检测构件的结构和各种各样的干扰因素限制了这些方法的使用。
金属磁记忆检测方法由于其特点：操作简单、快速便捷、灵敏度高，因而在工程检测和实验研究中有着广泛的应用。
然而关于磁记忆方法的机理和疲劳过程中磁记忆信号的特征还存在着一些问题有待解决。
本文选择了16MnR钢作为疲劳试样来研究，以不同的疲劳寿命下检测出的磁记忆信号来研究不同疲劳强度下磁记忆信号的特征。
结果表明：在疲劳裂纹出现的区域，磁场强度出现下凹变化；微裂纹是改变金属磁场强度的一个重要因素，它引起的局部磁场强度的改变是一种局部的磁场效应；随着疲劳寿命的增加，磁场强度的变化也更加明显，磁记忆信号的梯度变化在疲劳裂纹产生后迅速增加。
关键词：16MnR；高周疲劳；金属磁记忆0.绪论由于操作方法和外在环境的改变及各种各样的人工因素，构件经常要承受交变载荷。
产生的结果便是工件上出现疲劳破坏。
疲劳破坏是一个损伤累积的缓慢过程，没有明显的宏观塑性变形。
在这个过程中，承受交变载荷的铁磁性材料的因内部组织结构使往复滑移持续积累。
随着时间的推移，这项运动的结果便是疲劳裂纹的萌发、扩展甚至毁坏。
所以构件安全性的检测和评估部分至关重要。
截至目前，在无损检测领域中已有许多常规检测方法，如X 射线，超声波，巴克豪森法。
然而构件的结构限制以及一些干扰因素给这些常规方法带来了诸多不方便。
于是在工程实际检测中便需要更加简单便捷的无损检测方法。
在20世纪90年代，俄罗斯学者杜波夫教授首先提出了金属磁记忆检测方法，集中了断裂力学，金属材质，无损检测等方法优点。
利用金属磁记忆法检测应力集中
利用金属磁记忆法检测应力集中1、前言金属磁记忆检测法是俄罗斯动力诊断公司的杜波夫教授于1994年提出的，并于近期发展起来的用来检测材料应力集中和疲劳损伤的崭新的无损检测方法。
其原理是利用铁磁工件在受载工作过程中，在应力和变形区域内产生的磁场状态的不可逆变化。
在该区域内发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向，而且这种磁场状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会被保留，还与最大作用应力具有某种联系。
采用专门的仪器测量工件表面的磁场，即可发现工件上存在的高应力集中部位，而往往在这些部位容易产生应力腐蚀开裂和疲劳损伤，对于高温设备还容易产生蠕变损伤。
金属磁记忆检测法于1998年由杜波夫教授介绍到我国，并于1999年开始在电力部门开展应用。
目前国内一些大学和研究所已经开展了关于检测机理方面的研究工作，并有许多检验单位使用俄罗斯动力诊断公司研制的磁记忆应力集中检测仪器在锅炉、压力容器、压力管道、飞机、气轮机和一些金属结构构件上开展了大量的检测应用，并取得了很多成果。
2、金属磁记忆法的物理原理金属磁记忆法利用的是自然磁性和金属制件的实际变形或组织变化表现出来的自身磁场的变化。
其主要依据为：磁弹性效应和磁机械效应；在应力集中区中在位错壁上磁畴边界形成和增长的效应；在金属自然磁化条件下，组织和机械不均匀性散射（漏）磁场的效应。
3、金属磁记忆法检测中主要采用的参数1）自有漏磁场Hp的法向和（或）切向分量；dHp2）在长度X上的磁场梯度)(dx4、判断金属制件是否存在应力集中的主要依据。
铁磁制件的自然残磁是在其制造过程(熔炼，锻造，热处理)中形成的。
制件实际磁组织产生机制，是结晶后在低于居里点时，并且一般是在地球磁场中冷却时出现的。
同时，实际制件的冷却过程一般是不均匀的，金属表层比内层冷却更快。
制件体积上形成热应力，由其形成晶格和磁组织。
在晶格缺陷和组织不均匀性最集中的部位(如位错滑移部位)产生磁畴边界固结点并以漏磁场法向分量符号变更线(Hp=0线)的形式表现到制件表面。
金属磁记忆微观机理试验研究
金属磁记忆微观机理试验研究陈曦;任吉林;王为兰;宋凯【期刊名称】《南昌航空大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2006(020)003【摘要】金属磁记忆检测机理中指出:地磁场环境中受载荷作用的铁磁试件,其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向.将未经磁化且弯曲不同角度的无取向硅钢片和未经磁化且施加不同载荷的20#钢压缩试件制作成金相观察试样,利用Bitter粉纹法观察受力程度不同的硅钢片和20#钢试件的磁畴结构,对比同种材料不同载荷试样的磁畴结构照片,分析应力对磁畴的影响.试验表明:未受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以片状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行,随着应力集中程度的增加,磁畴结构出现迷宫畴.且应力集中程度越大,迷宫畴个数越多,同时畴壁长度和间距发生改变.【总页数】5页(P45-49)【作者】陈曦;任吉林;王为兰;宋凯【作者单位】南昌航空工业学院无损检测技术教育部重点实验室,江西,南昌,330063;南昌航空工业学院无损检测技术教育部重点实验室,江西,南昌,330063;南昌航空工业学院材料学院,江西,南昌,330063;南昌航空工业学院无损检测技术教育部重点实验室,江西,南昌,330063【正文语种】中文【中图分类】TB972【相关文献】1.金属磁记忆技术的机理与试验研究 [J], 吴大波;徐敏强2.水泥改性沥青胶浆路用性能及微观机理试验研究 [J], 雷小磊;崔玉龙3.ZY-1对盾构废弃渣土固化过程作用机理的微观试验研究 [J], 王振宇;阳军生;王星华4.考虑冻融影响的河道淤泥气泡混合土压缩性及微观机理试验研究 [J], 张琦;顾欢达;薛国强;张益平5.偏高岭土对RAC性能增强及微观作用机理试验研究 [J], 李庆瑞;徐晋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
磁粉检测技术的发展历程及未来趋势展望
磁粉检测技术的发展历程及未来趋势展望磁粉检测技术是一种常用的无损检测方法，用于检测金属材料中的裂纹和缺陷。
本文将从磁粉检测技术的起源开始，概述其发展历程，并展望未来的发展趋势。
磁粉检测技术起源于20世纪初期，当时工程师们开始研究如何检测金属材料中的表面裂纹和缺陷。
最早的方法是使用可见光或放射线来审查材料，但这些方法在检测到微小缺陷方面存在一定的局限性。
为了解决这一问题，20世纪20年代，磁粉检测技术开始发展起来。
最早的磁粉检测技术是基于磁化的原理，通过在金属材料表面施加磁场，并在表面撒上磁性粉末。
如果材料中存在裂纹或缺陷，磁性粉末将会在这些区域集聚，从而可视化缺陷的位置和形状。
这种方法在发现裂纹和缺陷方面非常有效，因此被广泛应用于航空航天、汽车、船舶等行业。
随着对磁粉检测技术的不断改进，出现了几种不同的磁化方法，例如交流磁化、直流磁化和半交流磁化。
不同的磁化方法适用于不同类型的材料和应用场景。
此外，磁粉检测技术还出现了自动化的设备，如自动磁化机和高速旋转磁化机，可以提高检测效率和可靠性。
然而，传统的磁粉检测技术也存在一些局限性。
首先，磁粉检测只能用于导电材料，对于非导电材料效果较差。
其次，磁粉检测只能检测出裂纹和缺陷的表面信息，对于深层裂纹的检测能力有限。
此外，传统的磁粉检测方法需要较长的检测时间，并且在操作过程中需要工人直接接触磁性粉末，存在潜在的健康风险。
随着科技的不断进步，磁粉检测技术也在不断发展。
近年来，一些新的方法和技术开始被应用于磁粉检测中，以解决传统方法存在的问题。
其中之一是磁感应热释光技术（MIRT），它利用磁感应热释光原理，可以检测到更深层次的裂纹和缺陷。
此外，磁力线扫描技术（MLS）也是一种新兴的磁粉检测方法，可以快速、准确地检测金属材料中的裂纹和缺陷。
未来，磁粉检测技术有望进一步发展。
首先，随着人工智能和机器学习的不断进步，磁粉检测技术可以与这些技术结合，实现自动化和智能化。
基于磁记忆方法的油气管道内检测试验研究
５ ０ｍ／ ，最小 通过 缩径 ５ ０ｍ ． ｓ １ ｍ，装 配 ４ ５个 （ ９×
摘 要 管道 内检 测技 术是应 用最 为广泛 的维护 管道 安全性 与完 整 性 的有效 方 法。 鉴 于 目前管 道 内检 测采用 超声 波 、漏磁检 测方 法对 于管道 损 伤评 价 存在 的局 限性 ，提 出采 用 金属 磁 记 忆方 法 进行检 测 。金属磁 记 忆方 法通过记 录地磁 场作 用 下 的金 属 构件 表 面 的 漏磁 场 信 息 ，可对 构 件微 观 缺 陷和 应力 与变 形集 中 区进行 辨别 。应用 自主研发 的 ￣ １ ｍ 管道 磁记 忆 内检 测装 置进 行 了现 场 ｂ ０ｍ ６
出各种 新 型 内检 测 装 置 （ 电磁 超 声 、超 声 导 波 和 远 场涡流 等 ） ，同时 管 道应 力状 况 的直接 检 测 和 评 估 成为关 注 的热 点 问题 。 金属磁 记忆方 法通 过记 录地磁 场作 用下 金属 构
并 进行 了 管 内运 行 仿 真 。装 置 整 体 采 取 分 节 结 ｊ
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２１ ００年
第３ ８卷
第 ５期
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磁记忆
1.什么叫磁记忆效应?在具有外磁场（地球磁场）存在的条件下，承载的铁磁部件中会产生应力集中，并在应力集中部位出现导磁率减小，工件表面的漏磁场增大的现象，铁磁性金属部件所具有的这一特性称之为“磁机械效应”。
由于这一增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置，故又称“磁记忆”效应。
2.什么叫金属磁记忆检测？金属的磁记忆检测（MMT）是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种快速无损检测方法。
该方法对铁磁性部件由于疲劳、形变、损伤而产生的微裂纹可进行早期诊断。
3.简述磁记忆检测的原理。
工程部件由于疲劳、形变而产生的微裂纹会导致出现应力集中，研究表明：承载铁磁性金属部件存在着磁记忆效应，其表面的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系，因此可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件进行诊断。
理论与实践研究证明，铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Ｈｐ（x）具有最大值，法向分量Ｈｐ(y)改变符号且具有零值。
实践中，我们通过检测法向分量Ｈｐ(y)来完成对部件的检测工作。
4.适合用磁记忆法（MMT）检测的对象有哪些？金属磁记忆法（MMT）检测仪器适用于对铁磁金属制件的早期快速诊断。
该仪器配备不同形式的探头，可对管道、容器、汽轮机和燃汽轮机叶片、转子、叶轮，飞机机体、起落架以及各种不同形状构件、焊接头进行检测。
MMT检测方法不要求对被检测部件表面进行处理，可直接检测，方便操作。
5.金属磁记忆诊断法有哪些优点？金属磁记忆诊断方法和传统的检测方法相比，具有下列优点：①既可检测出宏观缺陷又可检测出微观缺陷，并能进行未来危险的预报。
②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠的检测。
③不需对被检金属表面进行清理或其它预处理。
④提离效应影响很小。
⑤设备轻便、自带电源、有记录装置，操作简单、灵敏度高、重复性与可靠性好。
⑥在检测过程中确定零件的应力集中线，实现早期诊断。
6.简述《磁记忆检测数据分析软件》的用途。
金属磁记忆检测原理
金属磁记忆检测原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠金属磁记忆检测原理。
你说这金属磁记忆检测啊，就好像是金属的“健康侦探”。
咱平常生活里，身体要是有啥不舒服，能去医院找医生检查检查。
那金属呢，它们也会有“不舒服”的时候呀，这时候就轮到金属磁记忆检测大显身手啦！想象一下，金属就像是一个沉默的“大力士”，它一直默默地工作着，承受着各种压力和力量。
可时间久了，它也可能会累，会出现一些小毛病。
而金属磁记忆检测呢，就是能发现这些小毛病的神奇“魔法”。
它是怎么做到的呢？其实啊，金属在受到力的作用后，它内部的磁畴结构会发生变化，就好像人的心情会因为遇到不同的事情而改变一样。
这些变化可不是随便变变的，它们就像是金属给我们留下的“线索”。
而金属磁记忆检测就是专门去寻找这些“线索”的高手。
它能敏锐地察觉到金属磁特性的细微变化，这可不是一般人能做到的哟！这就好比你能从一群人里一下子就找出那个有点不一样的人。
厉害吧？咱再打个比方，金属磁记忆检测就像是一个超级细心的侦探，能在金属的“世界”里一点点地寻找蛛丝马迹。
它不需要金属“大声呼喊”自己不舒服，就能凭借自己的本事找到问题所在。
而且啊，这种检测方法还特别实用呢！它不需要对金属进行过多的预处理，就能直接开始工作。
这多方便啊，就好像你不用精心打扮就能出门见朋友一样自然。
那有人可能会问了，这金属磁记忆检测就没有啥局限性吗？嘿，当然有啦！就像人无完人一样，它也不是万能的呀。
但咱不能因为它有那么一点点不完美，就忽略了它的厉害之处呀！总之呢，金属磁记忆检测原理就是这么神奇又有趣。
它在很多领域都发挥着重要的作用呢，保障着各种金属结构的安全和稳定。
所以啊，可别小看了它哟！它可是金属的“健康卫士”呢！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
磁性形状记忆合金研究进展
第 ９期
中 国 材 料 进 展
ＭＡＴＥＲＩ Ｓ ＣＨＩ ＡＬ ＮＡ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ９ １３ ． Ｓｐ ２ １ ｅ ． ０１
２１ ０ １年 ９月
磁 性 形 状 记 忆 合 金 研 究 进 展
蒋 成 保 ，王 敬 民 ，徐 惠 彬
（ 北京航 空航天大学材 料科学与工 程学院 空天 先进 材料与服 役教育部重 点实验室 ，北 京 １０ ９ ） ０ １ １
ＪＡＮＧ Ｃ ｅ ｇ ａ ，ＷＡＮＧ Ｊｎ ｍｉ Ｉ ｈｎ ｂｏ ｉ ｇ ｎ，ＸＵ Ｈｕｂｎ ｉｉ
（ ｅ ａ ｏ ｔｒ ｏ ｅｏｐ ｃ ｔ ｉｌ ａｄＰ ｒ ｒ ｎ ｅｏ ｎｓ ｆ ｄ ｃｔ ｎ ｃｏｌ ｆ ｔ ｉ ｓ Ｋ ｙＬ ｂｒ ｏ ｆ ｒｓａｅａｅ ａ ｎ ｅ ｏｍａｃ ｆ ｉ ｒ ｏ Ｅ ｕ ａｏ ，Ｓｈ ｏ ｏ ｅ ａ ａ ｙ Ａ ｒ ｓ ｆ Ｍｉ ｔ ｙ ｉ Ｍａ ｒ ｌ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅ ｎ ，Ｂ ｉａｇＵ ｉ ｒｉ ， ｅ ｉ ０ １ １ ｈｎ ） ｃ ｎｅａｄＥ ｇ ｅｒ ｇ ｅｈｎ ｎ ｅｓｙ Ｂ ｉｎ １０ ９ ，Ｃ ｉａ ｅ ｎ ｉ ｖ ｔ ｊｇ
如 前所 述 ，磁 性 形状 记 忆合 金 同 时具 有 热 弹 性 马 氏 体 相 变 和铁 磁性 转 变 。热 弹性 马 氏体 相变 是 一 种 非 扩散 型一 级 固态 相 变 。其 特 征 温 度 包 括 马 氏体 开 始 温 度 和结束 温 度 ，奥 氏 体 开始 温 度 Ａ 和结 束 温度 。铁
关 键 词 ：磁性形状 记忆 合金 ；马 氏体相 变 ；磁性转变 ；磁 场驱动孪晶再取 向 ；磁场诱发相变
中图分 类号 ：Ｔ ３ Ｂ４
文献标识 码 ：Ａ
文章编号 ：１ ７ ６ ４—３ ６ （０ １ ０ ０ ４ ０ ９ ２ ２ １ ） ９— ０ ２— ９
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提 离值 等 ） 采 集 所 得 的磁 记 忆 信 号 是 不 完 全 相 ，
同的 ， 因此 ， 磁记 忆检 测信 号受 到各 种外 在 因素 的
影 响而 表现信 号 的影 响程度 都不 一样 。清 华大 学李 路 明等通
过 研 究 磁 记 忆 现 象 和 地 磁 场 的 关 系 后 ， 为 磁 记 认
先 提 出 金 属 磁 记 忆 检 测 技 术 … 。 金 属 磁 记 忆 检
测 是迄 今 为止铁 磁性 金属 构件 早期 诊 断和预 报方
面 唯 一 可 行 的 无 损 检 测 方 法 。 其 原 理 如 图 １所
荷消 除后 不仅会 保 留 ， 与最 大作用 应力 有关 系 ， 还 即产 生与 作用 应力 相 对 应 的磁记 忆 ， 也是 目前 这 被普 通接 受 的解 释 。
的共 同作 用 ， 应 力 和 变形 集 中区 域 内会 发 生 具 在 有磁 致伸 缩性 质 的磁畴组 织定 向的和不 可逆 的重
新 取 向 ， 且 这 种 磁 状 态 的 不 可 逆 变 化 在 工 作 载 而
２ ０世纪 ９ ０年 代 ， 罗斯 学 者 Ｄ ｕ ｏ 俄 ｏ ｂ ｖＡ Ａ率
第 ３ ８卷
第 ６期
化
工 机
械
６３ ６
金 属磁 记 忆 检 测 技 术研 究进 展 综 述
刘书俊 李著信 王 黎 李远 利
（ 勤工 程 学 院军 事 供 油 工 程 系 ） 后
摘 要
介 绍 了金 属 磁 记 忆检 测技 术 原 理及 其研 究 现 状 ， 结 了磁 记 忆 检 测 技 术 存 在 的 问 题 和 未 来 发 总
１ １ ２ 能 量 平 衡 原 理 ．．
示 ， 于地 磁场 环 境 下 工作 的铁 磁 性 构 件受 载荷 处 的作用 ， 内部会 发 生 磁 致伸 缩 性 质 的磁 畴 组 织定 向 和 不可 逆 的重 新 取 向 ， 在 应 力 与 变形 集 中 区 并
、
南 昌航空 工业 学 院 的任 吉林 等 认 为 ， 件 中 构
解 放 军 总 后 勤 部 项 目 “ 油管 道剩 余 寿命 预 测 技 术 及 装 备 研 究 ” 油 ２ ００ ０ ） 输 （ ０４２７ 。 刘 书 俊 ， ，９５年 ９月 生 ， 士 研 究 生 。重 庆 市 ，０ ３ １ 男 １８ 博 ４１１。
６４ ６
化
工
机
械
２ １ 焦 ０１
种 内耗 效 应 （ 弹粘 性 内耗 、 错 内耗 等 ） 势 必 如 位 ，
造 成动 态载 荷 消 除后 ， 载 时在 金 属 内部 形成 的 加 应 力集 中 区会得 以保 留 ， 特别 是在 动载 荷 、 大变 形 和 高温 情况 下尤 为 突 出。保 留下来 的应力集 中区 同样 具 有较 高 的应力 能 。 因此 ， 抵消 应力 能 ， 为 在 磁机 械效 应 作用 下 引发 的磁 畴组织 的 重新取 向排 列也 会保 留下来 ， 在应 力 集 中区 形 成类 似缺 陷 并 的漏 磁 场分 布形 式 ， 即磁 场 的切 向分 量 Ｈ （ 为 ）
应力 集 中 区 的 形 成 会 聚 集 相 当 高 的应 力 能 。 此 时为 了使铁 磁 构件 内 总 的 自由能趋 于最 小 ， 在 磁 机械效 应 的作用 下必将 引 起构件 内部 的磁 畴在
线
地球 磁场 中作 畴壁 的位移 甚 至不 可逆 的重新 取 向
排列 ， 主要 以增 加 磁 弹 性 能 的形 式 来 抵 消应 力 能
展 向 。 方
关 词 键
由
金 属 磁 记 忆检 测 无 损检 测 应 力 集 中 Ｔ ００４ Ｑ ５ ． 文献标识码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ － ９ （ ０ １ ０ —６ ３ ０ ２ ４ ６ ４ ２ １ ） ６０ ６ —４ ０
图分类号
铁 磁 性金 属 构 件 被大 量 应 用 于 现代 工 业 中 ，
效 的危 险 区 域 。 １ 金 属 磁 记 忆 检 测 技 术 研 究 现 状
１ １ １ 磁 致伸 缩与 逆磁 致伸 缩效 应 ．． Ｄ ｕ ｏ 指 出 ， 属 磁 记 忆 检 测 的机 理 是 ： ｏｂｖ 金 铁 磁性 金属 工件 在运 行 时 ， 工 作 载 荷 和地 球 磁 场 受
铁 磁性 金 属构件 在 运行过 程 中 由于受 到各种 不 同
形成 最大 的 漏 磁 场 日 的变 化 ， 即应 力 集 中 区 域
的磁 场切 向分 量 Ｈ （ 具 有 最大 值 ， ） 而法 向分 量
Ｈ （） Ｙ 改变 符 号且具 有 零值 点 。通 过 测 定漏 磁 场 法 向分量 日 （ ） 计 算 梯度 值 Ｋ：ｄ （ ） ｄ ， 。Ｙ ， Ｈ。 Ｙ ／ ｘ 即
的增 加 ， 而在 铁 磁 构 件 内部 产 生 大 大 高 于地 磁 从
场 的磁场 强度 。金属 力 学 性 能 的 研究 表 明 ， 即使 在金 属材 料 的弹性 变 形 区 ， 全 没 有 能 量损 耗 的 完
图 １ 金 属磁记 忆检 测 原理 图
完全 弹性 体是 不存 在 的。 由于金属 内部存在 着 多
可推 断铁 磁性构 件 的应力集 中区 。
１ １ 磁 记 忆 微 观 机 理 研 究 ．
程度 的载 荷作 用 ， 产 生应 力 集 中进 而 出 现疲 劳 会 损伤 或裂 纹等 缺陷 而失效 。保 证金 属 构件 的安全
运 行 至关 重要 ， 统 的无 损检 测 手段 ， 传 如漏 磁 、 磁 粉 、 声及 涡流 等 ， 超 只能发 现 已成形 的宏 观缺 陷 和 大部分 微 观缺 陷 ， 尚未 发展 成 形 的微 观 缺 陷 和 对 应力集 中区无 能 为 力 ， 这些 区域 往 往 是 构 件 失 而
忆 检测 方法 可有 效 判 断 钢 管应 力 集 中 区域 ， 磁 地 场 在磁 记 忆 检 测 过 程 中不 产 生 决 定 性 影 响 。