低合金鋼におけるバルクハウゼンノイズ放射に対する磁壁の厚さ、密度、配列の影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5687 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、バルクハウゼン騒音放射による、さまざまな降伏強さ (235 ～ 1100 MPa の範囲で変化) の低合金鋼の特性評価を扱います。 この研究では、低合金鋼と、バルクハウゼンノイズに寄与するすべての重要な側面（残留応力状態、転位密度、結晶粒径、支配相で表される微細構造、および関連側面など）を区別するこの技術の可能性を調査しています。磁壁の下部構造（磁壁の厚さ、エネルギー、マトリックス内の磁壁の間隔と密度）。 圧延方向および横方向のバルクハウゼン騒音は、降伏強度 (最大 500 MPa) およびそれに対応するフェライトの結晶粒微細化に伴って増大します。 高強度マトリックスでマルテンサイト変態が起こるとすぐに、この変化は飽和し、圧延方向を犠牲にして横方向のバルクハウゼンノイズが増大すると、顕著な磁気異方性が発現します。 磁壁の厚さと同様に残留応力の寄与はわずかであり、バルクハウゼン ノイズの発生は磁壁の密度とその再配列によって引き起こされます。

低、中、または高強度の低合金鋼 (LAS) は、自動車、土木 (橋)、航空宇宙、または石油化学産業の多くの用途に頻繁に使用されています 1、2。 良好な機械加工性、熱間成形性、溶接性を備えたこれらの鋼は、コストと機能特性の満足できる比率により、部品の製造に非常に頻繁に提案されます。 これらの鋼を製造できるさまざまな熱機械条件により、耐疲労性、摩擦および衝撃磨耗に対する耐性、破壊靱性、耐食性などに関してそのマトリックスのカスタマイズが可能になります1。 LAS は、その変形の複雑なメカニズムをより深く理解し、その機能に影響を与えるいくつかの側面の寄与を調査するために、深く研究されています。 Zhao et al.3 は、熱間成形中の流動応力を修正して、断熱加熱と摩擦を排除しました。 Li et al.4 は、円形の TiC 粒子によって高強度 LAS の強度を向上させました。 Yu ら 5 は、高強度 LAS の結晶学および対応する硬度に関して、その硬化性を調査しました。 Wang et al.6 は、Cu 含有量に関する高強度 LAS の靱性を研究しました。 Alipooramirabad ら 7 は、中性子回折を使用して、高強度 LAS の溶接部のひずみ緩和をその場で研究しました。

加工後の LAS 製コンポーネントを監視することは、微細構造や残留応力の許容できない状態を明らかにするために有益です。 製造プロセス中の多くの条件は一定に保たれますが、一部の条件はランダムに変動したり、切削工具の磨耗、納品された本体の不均一性などの結果として変動する可能性があります。このため、そのような目的に使用される高速で信頼性の高い技術が役立つ可能性があります。 。 LAS は、隣接するドメインがドメイン壁 (DW) によって分離されているドメイン構造を含む強磁性体です。 析出物、粒界、転位のもつれなどのピン止めサイトが存在するため、時間とともに変化する磁場の下での DW の動きは滑らかではなく、不連続かつ不可逆的なジャンプの形で発生します 8,9。 動いている各 DW は電磁パルスを生成しますが、DW の集合的な動きは、それらのクラスタリングの結果として雪崩の形で発生します 10、11、12。 これらの重なり合うパルスは、自由表面上の適切なコイルによって磁気バルクハウゼン ノイズ (MBN) として検出できます9。

可変強度の LAS はすでに MBN によって研究されています。 以前の記事 13 では、塑性ひずみの関数として 235 MPa の降伏強度 (σYS) を持つ LAS の MBN の現場および事後の調査について説明し、MBN の顕著な磁気異方性と減衰を報告しました。転位密度が増加した結果です。 また、Schmidova et al.14 は、格子間フリー (IF) 鋼の塑性不安定性を超えた顕著な磁気異方性を報告しました。 Antonio et al.15 は、粒子とそれに対応するドメイン構造の断片化が塑性変形後の MBN に影響を与えることを示しました。 Piotrowski et al.16 は、90°および 180°の DW 密度の関数として塑性変形後の MBN の変化を測定しました。 菊地ら 17 は、細胞転位構造の結果として MBN エンベロープがより高い磁場に向かってシフトすることを発見しました。