初始磁导率开题调研报告

初始磁导率开题调研报告董怀锁2014.6.13背景1、开题调研2、了解球化率检测现有方法及其优缺点3、了解磁导率测量方法目的1、介绍当前球化率检测方法以及磁导率测量方法。2、部分方法不理解或者不能准确判断其优缺点，想听听大家有什么高招。球化率检测方法

取样处理

热分析法

共晶膨胀率快速检测法

熔炉前预测

表面张力法

直接检测

熔体电阻率检测法

氧活度检测法

硫活度检测法

快速金相法

制样

超声检测法

铸件直接检测

固体比电阻检测法

直接检测

音频检测法

振动法热分析法原理：其原理是利用热分析仪记录铁液在特定样杯中的冷却曲线，然后根据冷却曲线上的特征值变化来判别铁液的化学成分和物理特性热分析法

研究表明，共晶过冷温度TEU、共晶最高温度TER以及共晶回升温度ΔT（ΔT=TER-TEU）与球化级别之间有密切关系，其中TEU的降低预示着球墨铸铁球化率和球状石墨数量的提高；球墨铸铁球化率随ΔT的降低而提高。共晶过冷温度TEU：共晶过冷温度TEU为石墨大量形核结束并开始长大的温度，是反映石墨球化效果的重要特征温度。共晶最高温度TER：共晶膨胀率快速检测法由铸铁铁液凝固过程中金属体积变化分析可知，铁液状态不同其所发生的体积效应明显不同并可以用来指示目标铁液的质量及其凝固特性。共晶膨胀率快速检测法A区域对应由于温度降低或少量初晶奥氏体析出，导致铁液体积一直下降；从共晶石墨析出温度TG点开始，少量石墨开始形核析出降低了铁液体积下降速率（见B区域）；到达最低点（大量共晶石墨析出）石墨析出体积抵消了铁液体积降低，并且开始转亏为盈（见C区域）；在铁液凝固的最后阶段，由于大部分石墨已经析出，此时金属的体积收缩又开始大于石墨的体积膨胀效应，总体表现为型内金属体积降低。表面张力法近代相间张力理论指出，对石墨生长最终形态起直接作用的是石墨和铁液之间的相间张力，但铁液与石墨的相间张力很难测定，而铁液的表面张力比较容易测得。表面张力对石墨生长形态虽不起直接作用，但与铁液/石墨相间张力存在一定关系。通过对铁液表面张力检测，可以实现对石墨形态快速预测哈尔滨理工大学“气泡幅频当量法”瞬间测定铁液表面张力的新方法，这种新方法可在5~10s内动态测定铁液的表面张力，从而实现铁液石墨形态的炉前快速预测。熔体电阻率检测法熔体电阻率能够有效地表征金属及合金的液态、过冷液态及凝固过程的结构变化，铸铁在凝固过程中要不断析出新相，当铁液中的石墨以球状析出时，电子沿石墨球表面通过，其比电阻（即电阻率）值较小，如果石墨以片状生长，则大部分电子需横穿石墨片，从而导致试样比电阻值增大。需要指出的是，液态电阻率影响因素非常复杂和模糊，无论在实验验证和理论分析上都应做更深入研究。在实际应用中，主要采用变压器式传感器和电涡流式传感器间接测量法变压器式传感器电涡流式传感器氧活度检测法氧在铸铁熔液中有溶解态和化合态两种存在形式，氧含量对铸铁石墨形态具有重要影响。铁液中的氧含量不能直接测得，只能通过电化学电池原理测得氧电势，从而转换计算出氧活度。硫活度检测法硫含量是衡量球铁原铁液质量的重要指标。因为原铁液硫含量的波动将影响Mg、RE等球化元素的回收率，从而使球化不稳定。实时、准确掌握铁液硫含量及其变化对精确球化处理及其效果评定具有重要意义。随着铁液浓差电池法定硫技术的发展，探头等关键技术已经基本解决。硫电解质适于低氧条件下使用，因此最适合于铁液特别是球铁铁液的快速定硫。下一步将进行探头生产工艺的研究和一些参数的确定，预计不久即可在铸造炉前生产中应用。快速金相法在金相显微镜下观察试样组织并与标准球墨铸铁金相图谱对照，从而做出判断。检测过程包括浇样、磨样和金相观察三个操作步骤。日本某公司的NAP-01型全自动球化分析仪可以从粗磨、研磨制样到分析结果需要5min，球化率的分析采用任选10个视野取平均值显示分析结果，根据ISO标准制作带有图片的报告。超声波法原理：当球化率>80%时，超声纵波声速大约为5600m/s，声速随着球化率的降低而降低，当球化率降至30%时，纵波声速大约为5200m/s，当球化率降至30%以下时，纵波声速下降特别快，可以降低到4200m/s，其实此时的铸铁早已不能称为球墨铸铁了，而是其中石墨以片状形式存在的灰铸铁。检测时可分为定性检测和定量检测两种。定量检测时，用千分尺测出试样的精确厚度，然后测出通过试样的超声波波速，然后根据声速和球化率对应曲线可以得知试样的球化率。定性检测时，检测时设定声速为试样合格时的声速，然后测出试样在该声速下的厚度值，如果试样测得的厚度值大于合格试样的厚度值，就说明声速大于设定的声速，认为试样合格，反之则不合格。振动法振动法来源于共振法测杨氏模量，共振法测杨氏模量是以自由梁的振动分析理论为基础的，通过分析自由梁的固有频率，导出杨氏模量。该方法原理是当外加一个交变的电磁激振力时，将产生受迫振动。若激振频率与工件的固有频率一致时，将产生共振，该点的电磁激振频率也就是工件的谐振频率。对于密度和几何尺寸相同的产品，其共振频率和它的杨氏模量具有如下关系：其中k是常数，E是杨氏模量，其中F为激振频率，L为试样的长度，D是试样的密度，g是重力加速度。与初始磁导率法对比与制样测量对比，初始磁导率法不用制样，检测速度快。与熔炉前预测法的直接检测法对比，初始磁导率法可以实现对产品逐件检测，保证产品质量，而熔炉前检测法的直接检测法则只能保证检测部分合格。与铸件直接检测法中的直接检测法（振动法和音频法）做对比，前两者反应的是试样的整体特征，如果试样存在缺陷可能会影响到球化率检测。缺点：影响球化率因素众多，检测精度低。磁导率测量方法

冲击电流法圆环

示波器法

频率间间接法试棒

锁相放大器法

阻抗法冲击电流法如下图，在环形试样上绕上磁化线圈W1（匝数为N1），用于产生较强的磁化磁场。同时，在试样上绕制测量线圈W2（匝数为N2），用于产生感应电动势。线圈W1连接直流电源，线圈W2则串联冲击电流计组成测量回路。当W1中通过电流I1时，则产生的磁场为HL=N1I1,其中,L为试样的中心周长。当直流电源接通时，在较短的时间内，磁场从零增大到一定值Ｈ时，试样的磁感应强度从零增大到Ｂ，相应的磁通量也从零增大到ΔΦ，测量回路中将产生感应电动势示波器法在圆环状磁性样品上绕有励磁线圈N1匝（原线圈）和测量线圈N2匝（次线圈）。当N1通过交流电流i1时，样品内将产生磁场，根据安培环路定律有：HL=N1i1,式中Lyl环状样品的平均磁路长度。R１两端的电压UR１为，上式表明磁场强度H和UR１成正比。用示波器通道X测量R１两端电压。然后在次级线圈上串联一个电阻R２与电容C构成回路，同时R2和C构成积分电路然后用示波器通道Y测量电容两端电压。只要通过示波器测出ＵＸ、ＵＹ的大小，即可得到相应的Ｈ、Ｂ的值。当励磁电流周期性变化时，并由小到大调节信号发生器的输出电压，即能在荧光屏上观察到由小到大的磁滞回线图形，通过仪器测量，可以得到Ｈｍ、Ｂｍ（最大值），然后根据Ｂｍ＝μＨｍ，计算得到测量样品的磁导率。这种方法原理简单，应用普遍，经常用于观察铁磁材料的磁滞回线，计算材料矫顽力等参数。Q：检测线圈为什么要接积分电路，直接使用示波器测量不行吗？频率间间接法频率间间接法

锁相放大器法线圈在交变磁场的作用下会产生感生电动势。如果将铁磁材料放入线圈中，磁性材料在交变磁场作用下会发生磁化，反过来会影响线圈中感应电动势的大小，材料交流磁导率不同，线圈中产生的感应电动势也相应地发生改变。通过测量介质放入前后线圈两端感应电动势的变化就可以得到该介质在不同频率下的交流磁导率的情况。交流电源给出低频交流信号，通入螺线管后产生交流磁场，将其信号输入锁相放大器中作为基准信号，探测线圈放入螺线管的中心，探测线圈两端的信号也输入锁相放大器中，利用锁相放大器测量探测线圈两端的电压大小以及相位。根