D0I:10.13374/j.issm1001-053x.1985.02.008 北京钢铁学院学报 1985年第2期 关于铁磁材料的磁声发射的研究* 物理教研节 穆向荣 张秀林 摘 要 铁磁材料的磁畴不连续运动产生声发射，该类声发射与材材的磁滞伸缩效应有关，称之谓磁声发射(1 gne tomecnical AcoustiC Emission),简称MAE,磁声发射作为无损检测的方法，较之于x射线，声表面法等有其突 出的优点，C成为正在发展的一项新技术，本文主要研究含碳量不同的铁钢材料和含镍量不同的铁镍合金的磁声 发射特征，讨论磁声发射对磁场和村料的化学成分，应力状态，塑性变形，微观结构的依赖关系，并根据声发射和 铁磁学理论提出了磁声发射产生的机制模型，对实验结果作了较详细地分析， 一、前 言 声发射(A)乃是由于材料受到外界作用，材料内部存在某些缺陷，产生能量释放而 发出的一种应力脉冲。材料内部的位错结、位错断裂、位错间作用、李晶，相变等皆可构成 声发射的源。声发射的特征与源的类型和过程进行的速率息息相关。因此声发射获得的信息 是材料内部微观运动的动态反映。 本文所研究的磁声发射(MAE)是铁磁材料的磁畴和畴壁的不连续运动引起的。与其 他类型的声发射相比，磁声发射发展较迟。首先美国人Lor发现镍在磁化过程产生声发 射，且声发射数随磁场急剧增加口。Kusangii证明了该类声发射与应力有关(2)。Hi一 ggens等研究了纯铁晶体在弹性拉伸过程产生的声发射3]，并根据内耗及弹性模量的变 化，揭示出这种声发射是由于应力负载使磁畴再分布而引起的。后来在硅铁等铁磁材料中也 发现了这种应力效应【4)。这项发现使得MAE有可能用来作为残余应力的无损检测。近年来 K.Ono和M.Shibata对纯铁和钢的磁声发射MAE,作了较系统地研究r5r6,并在压力 容器，焊接钢板，铁轨以及重型武器装备上作了应力分布的检测，对MAE的实际应用进行 了有益的探索。 据目前的研究认为，磁声发射MAE是与巴克豪森效应(Barkhausen Noise)相对应 的8)。巴氏效应是由于畴壁的不连续运动引起的电应脉冲，而MAE则是视为巴氏效的力 学效应。进一步研究MAE与巴氏效应间的联系和规律是今后探索的重要课题。 我们在研究Fe-Ni合金的MAE的同时，测量了磁弹性内耗，结果表明两者有相似的 机制和变化规律，将两者联系起来为研究磁性材料的微观结构提供了新的有效方法。本文专 门讨论铁磁材料的磁声发射，有关磁弹性内耗部分我们将在另一篇论文中叙述[9] 毒物80届学生陈践和吴心峰参了本实工， 80北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 ， 翩 勺 旧沪 曰 一喃 一 一 ‘ 甲 ‘ 一 曰 明口 一一 一 一 一一一 一 一— 一一一一 一 一— 面 一— — — — 一 一 一 一 — 一 一 — — 一 一 一 一 — 一 一 一 一 一 一 一 关于铁磁材料的磁声发射的研究 ‘ 物 理教 研 室 穆 向荣 张 秀 林 摘 要 铁 磁 材 料的磁 畴不连续运动产生声发射 ， 该类声发射与材材的磁滞伸缩效应有关 称之谓磁声发 射 从 万 。 。 一 。 。 至。 。 ， 简称 。 磁声发 射作为无损检测 的方法 ， 较之 于 射线 ， 声表面 法等有其突 出的优点 成 为正 在发展的一项新技术 本文 主要研究含碳量不同 的铁钢 材料和含镍量不同的铁镍合 金的磁声 发射恃征 ， 讨论磁声发射对磁场和 材料的化学成分 、 应力状态 、 塑性变形 、 微观结构的依赖关系 ， 并根据声发射 和 铁磁学理 论提出了磁声发射产生的机制模型 对实验结果 作了 较详细 地分析 前 ，之一 曰 声发射 乃是 由于材料受到外界作 用 ， 材料 内部 存在某些 缺 陷 ， 产生能量释放 而 发 出的一种 应力脉 冲 。 材料 内部 的位错 结 、 位错断裂 、 位错 间作 用 、 孪晶 ， 相 变等皆可构 成 声发射的源 。 声发射的特征 与源 的类 型和过 程进行 的速率 息 息相关 。 因此声发射获得的信息 是 材料内部 微观运 动的动态 反映 。 本文所研 究的磁声发射 是 铁磁材料的磁畴 和畴 壁 的不连续运 动引起 的 。 与其 他类 型 的声发射相 比 ， 磁声 发射发展较 迟 。 首先 美国人 发现镍 在磁 化过 程 产 生 声 发 射 ， 且声发射数随 磁 场急剧增 加 〔 ‘ 〕 。 证 明了该 类声发射与应力有 关 ‘ “ ’ 。 一 等研 究了纯铁 晶体 在弹性拉 伸过 程 产生 的声发射 〔 ” ’ ， 并 根 据 内耗及 弹性模量 的变 化 ， 揭示 出这种声 发射是 由于应力 负载使磁畴 再分 布而 引起 的 。 后 来 在硅铁等铁磁材料 中也 发 现 了这种应力效应 〔 ’ 。 这 项发现使得 有可能 用来作为残余应力的无损检测 。 近年来 和 七 对 纯铁和钢 的 磁声 发 射 ， 作 了较 系统地研究 〔 ” 」「“ “ ， 并 在 压 力 容 器 ， 焊接钢 板 ， 铁轨 以 及重 型武 器装备 匕作 了应力分 布的检测 ， 对 的实际应 用进 行 了有益 的探 索 。 据 目前的研 究认 为 ， 磁声发射 是 与 巴克豪森效 应 相 对应 的 ‘ “ ’ 。 巴 氏效 应是 由于畴 壁 的不连续运动 引起 的电应脉 冲 ， 而 则是视 为 巴 氏 效 的 力 学效 应 。 进一 步研 究 与 巴 氏效 应 间的联 系和 规律是今后探索 的重 要课 题 。 我 们 在研究 一 合金 的 的 同时 ， 测量 了磁 弹性 内耗 ， 结果表 明两者 有相 似 的 机制和变化规律 ， 将 两者联 系起 来为研 究磁性材料的微观结 构提供 了新 的有效 方法 。 本文 专 门讨论铁磁材料的磁 声发射 ， 有关 磁弹性 内耗部分我们将在另一篇论文 中叙 述 〔 “ 〕 物 届 学生 陈践和 吴 少峰参 加 了 本实 脸工 作 ， DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1985．02．008