金属磁记忆信号屈服点特征
试验研究
２０１９年第４１卷第２期收稿日期:２０１８-０７-０５
作者简介:田 野(１９８７－)
,男,工程师,主要从事管道完整性研究工作通信作者:田 野,j q t y ＠p etrochina．com．cn DOI :１０．１１９７３/ws j c２０１９０２００４
金属磁记忆信号屈服点特征
田 野
(中国石油西部管道公司,乌鲁木齐８３００１３)摘 要:为了研究铁磁性物质在屈服点前后的临界应力及金属磁记忆信号特性,基于密度泛函理论,从固体能带理论出发,建立了磁力学耦合模型,计算了应力作用下铁磁晶体的晶格结构二差分电荷密度等的变化情况,并在不同压力下设计了钢管打压试验.结果表明:随着应力的增加,晶体中原子结合力逐渐下降,晶格稳定性受到影响;当应力集中达到一定程度时,原子磁矩突然发
生变化导致晶体内部发生相变,磁记忆信号产生突变.从试验的角度分析了屈服前后磁记忆信号
的差异,证明了利用第一性原理方法研究铁磁材料磁力学关系的可行性.
关键词:金属磁记忆信号;密度泛函;磁力学耦合模型;屈服
中图分类号:TG１１５．２８ 文献标志码:A 文章编号:１０００-６６５６(２０１９)０２-００１６-０５
Characteristics of Yield Point of Metal Ma g netic Memor y Si g nal
TIAN Ye
(PetroChina West Pi p eline Com p an y ,Urum q i ８３００１３,China )
Abstract :In order to stud y the critical stress and metal ma g netic memor y si g nal characteristics of ferroma g netic materials before and after the y ield p oint ,based on the densit y functional theor y ,a ma g netic cou p lin g model was established based on the theor y of solid ener gy band ,and the cr y stal of ferroma g netic cr y stal under stress was calculated．The chan g e of lattice structure ,differential char g e densit y ,etc．,and the steel p i p e com p ression test were desi g ned under different p ressures．The results show that as the stress increases ,the atomic bondin g force in the cr y stal g raduall y decreases ,which affects the lattice stabilit y ．When a certain de g ree of stress concentration is reached ,the atomic ma g netic moment suddenl y chan g es to cause p hase transformation inside the cr y stal and the abru p t chan g es of ma g netic memor y si g nal．The difference of ma g netic memor y si g nals before and after y ieldin g is anal y zed from the ex p erimental p oint of view ,and the feasibilit y of usin g the first p rinci p le method to stud y the
ma g netic mechanics relationshi p of ferroma g netic materials is p roved．Ke y words :metal ma g netic memor y si g nal ;densit y functional ;ma g neto -mechanical cou p lin g model ;y ield
２０世纪９０年代,
俄罗斯科学家DOUBOV 提出了金属磁记忆检测技术[１-２],近年来,该技术在输
油输气管道以及航天等领域有了极其普遍的应
用[３-５].金属磁记忆检测技术的检测机理是:金属构件受到载荷作用后,其应力集中区域的晶体内部会有一个不可逆的磁畴组织定向移动,相当于产生了一个磁极并在金属表面形成了漏磁场;应力消失后,
磁场状态会被保留,可以认为是漏磁场 记忆 了金
属构件的应力集中区[６-１０].其是一项不需要耦合剂,对被测试件无损坏,设备轻便的无损检测技术,近年来应用越来越广泛,而这项技术还有许多专业
问题没有得到明确的解释,许多研究方向还有待开
发,未来的发展潜力不容小觑.在实际检测中,按
照DOUBOV 提出的磁记忆判定准则,有时并不能
准确判断出缺陷的位置,因此,磁记忆信号测量的准
确性也受到怀疑[１１].研究表明,在弹性范围内的应力集中的磁记忆信号特征已较为明确,而达到塑性变形时的磁记忆信号特征还没有确切解释,无法对铁磁金属的使用情况进行准确预测[１２].笔者基于密度泛函理论建立了磁力学耦合模６１